エンボスロールの製造方法
【課題】特に高精度で安定した光波長制御を目的としたナノオーダーの微細な凹凸パターンを大面積で有し、反射防止フィルム、防眩フィルム、拡散フィルムなどの光学機能を有する部材を連続で製造でき、かつ、凹凸形状の耐久性が高く多くの数量を賦型できるエンボスロールの製造方法を提供する。
【解決手段】ロール基材１表面に電気めっき処理にて金属めっき層２を施し、静電吸引ジェットによりネガ型レジストを吐出し、金属めっき層２の表面にエンボス形成のためのレジストマスクパターン３を形成する。レジストマスクパターン３で被覆されていない部分を電気エッチングし、エンボスを加工する。マスク除去後、再エッチングし、最後にめっきによりハードコートする。
【解決手段】ロール基材１表面に電気めっき処理にて金属めっき層２を施し、静電吸引ジェットによりネガ型レジストを吐出し、金属めっき層２の表面にエンボス形成のためのレジストマスクパターン３を形成する。レジストマスクパターン３で被覆されていない部分を電気エッチングし、エンボスを加工する。マスク除去後、再エッチングし、最後にめっきによりハードコートする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンボスロールに関し、さらに詳しくは、表面に微細な凹凸を形成するエンボスロールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パソコン、ワープロ、液晶テレビなどで利用される液晶表示装置は、液晶自体が発光しないので、液晶表示パネルを裏側から照明するバックライトとして面光源装置が装備される場合が多い。液晶表示装置のバックライトとしては、線状光源からの光を光散乱パターンが設けられた導光板の側端面より入射させて面状に光らせるエッジライト方式の面光源装置が広く用いられている。
【０００３】
このような面光源装置は、例えば、裏面側に反射板を有する導光板の側面から、入射した光源からの光を、光出射面から出射させ、さらに、光を散乱、拡散させ、照射面の輝度を均一にするために、光拡散フィルム、偏光分離フィルム、レンズフィルム、保護光拡散フィルムなどの光学機能を有する光学フィルムが設けられ、さらに表面側には外光の写り込みを防止する防眩フィルムを有している。
このような光学フィルムは、光散乱性及び拡散性、光線透過率、並びに演色性がよく、導光板の光散乱パターンを隠せる等が要求され、また、他の偏光分離フィルムやレンズフィルムと組み合されて使用する際には、接触しても干渉縞が発生しないことが要求される。
【０００４】
また、カラー液晶表示装置で要求される充分な明るさは、なお一層の光透過性と、正面方向への出射光が要求される。このため、光拡散フィルム、保護光拡散フィルム、防眩フィルムなどの光学フィルムの１種として、透明な基材フィルムへ表面に微細な凹凸を有する光学機能層を形成したものがある。
【０００５】
この微細な凹凸を形成する方法として、微細凹凸形状を形成したエンボスロールを回転させ、該エンボスロールの凹部に電離放射線硬化性樹脂液を充填し、エンボスロールの回転方向に同期して走行する透明基材を接触させて、接触している間に電離放射線を照射して硬化させ、該硬化と同時に電離放射線硬化樹脂と透明基材とを密着させ、エンボスロールから剥離する方法がある。該エンボスロールの凹凸は、必要面積内で均一で、所望の光学機能を有する凹凸形状を有することが重要である。
【０００６】
従来、エンボスロールは、ロール芯材、板材、フィルムの表面へ微細な凹凸形状を形成して製造される。その方法としては、彫刻、電鋳、サンドブラスト処理、放電加工処理、エッチング処理が知られている。
しかしながら、必要面積の全域にわたって、ムラなく均一な凹凸形状を形成することは極めて難しい。
従来様々な方法が提案されており、例えば、レジスト膜により加工面をマスクしてサンドブラストする方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、ロール芯材（エンボスロールに相当する）などの表面凹凸形状を転写する光拡散部材の製造法において、凹凸形状をサンドブラスト処理工程後、エッチング工程及び／又は薄膜の積層工程で作製することが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
低コストを目的とした新たなブラスト法としてロール表面に金属めっき層を形成後、めっき層の表面を鏡面研磨しブラストする方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平７−１４４３６４号公報（第１頁）
【特許文献２】特開２０００−２８４１０６号公報（第１頁）
【特許文献３】特開２００４−９０１８７号公報（第１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２記載の発明によれば、廃液処理を伴うエッチング工程、高価な真空装置を使用する薄膜積層工程を行うために、工程が増え、高コストになるという欠点がある。
【０００８】
特許文献３記載の発明によれば、廃液処理を伴うエッチング工程、高価な真空装置を使用する薄膜積層工程を伴わない分、特許文献２記載の発明よりは低コストが図れる。
しかしながら、いずれの従来技術によっても、凹凸形成は、平均粒子径１〜１００μｍ程度の粒子を使用したプロセスであるため、ナノオーダーの微細加工が難しく、凹凸形状を精度良く制御することは原理的に不十分であり、従って、高精度に光波長を制御することを目的にするナノオーダーの凹凸形状形成には不適合である。
【０００９】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、特に高精度で安定した光波長制御を目的としたナノオーダーの微細な凹凸パターンを大面積で有し、反射防止フィルム、防眩フィルム、拡散フィルムなどの光学機能を有する部材を連続で製造でき、かつ、凹凸形状の耐久性が高く多くの数量を賦型できるエンボスロールの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｂ）前記マスクパターンをマスクとして前記ロール表面をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｂ）前記マスクパターンをマスクとして前記ロール表面をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程（ｄ）前記エッチング形状を均一にするため再エッチングをする工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に金属めっき層を形成する工程（ｂ）前記金属めっき層の表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｃ）前記マスクパターンをマスクとして前記金属めっき層をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法である。
【００１３】
請求項４記載の発明は、表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に金属めっき層を形成する工程（ｂ）前記金属めっき層の表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｃ）前記マスクパターンをマスクとして前記金属めっき層をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程（ｅ）前記エッチング形状を均一にするため再エッチングをする工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法である。
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記金属めっき層が物性の異なる２層以上の層であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００１５】
請求項６記載の発明は、前記エッチングがロールを陽極とした電界エッチング法であることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００１６】
請求項７記載の発明は、前記液体吐出装置が前記ロールを対向電極とした静電吸引方式の液体吐出装置であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００１７】
請求項８記載の発明は、前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドとロールとのギャップをセンサーにより検知して前記ギャップを一定に保つように制御することを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００１８】
請求項９記載の発明は、前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が１５μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が８μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が４μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００２１】
請求項１２記載の発明は、前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が１[μｍ]未満０．１[μｍ]以上であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、液体吐出装置によりマスクパターンを形成するので、マスクパターンを高精度に制御することができ、従って、高精度に所望のエンボスパターンを形成することができる。特に静電吸引方式の液体吐出装置によれば、ナノオーダーの精度でエンボスパターンを形成することができ、高精度に光波長を制御することを目的にするナノオーダーの凹凸形状を形成することができる。
これにより、高精度で安定した光波長制御を目的としたナノオーダーの微細な凹凸パターンを大面積で有し、反射防止フィルム、防眩フィルム、拡散フィルムなどの光学機能を有する部材を連続で製造でき、かつ、凹凸形状の耐久性が高く多くの数量を賦型できるエンボスロールを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の一実施の形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００２４】
図１に本実施形態の各工程における装置概要図(a1)〜(a5)及びロール表層断面図(b1)〜(b4)を示した。１はロール基材、２は金属めっき層、３はレジストマスクパターンである。１０は完成したエンボスロールである。本実施形態においてエンボスロール１０は、（１）めっき処理工程(a1)、（２）マスクパターン形成工程(a2)、（３）エッチング工程(a3)、（４）マスクパターン除去工程(a4)、（５）再エッチング工程（不図示）、（６）ハードコート工程(a5)を経て製造される。
【００２５】
ロール基材１の材料としては、亜鉛、銅、真鍮、ステンレス、鉄、アルミニウム等の金属が使用できるが、機械的な強度や硬さより鉄が好ましい。ロール基材１表面の金属めっき層２は、ニッケル、ニッケル合金、クロム、銅又は、それらの組み合わせによる積層構成であっても構わない。
ロール基材１は、連続処理を考慮して円筒状にされているが、平板状であっても、後に円筒状に保持してエンボスロールとすれば、同様な効果を発揮する。
【００２６】
エッチング液は銅に対してはリン酸＋水、正リン酸＋硫酸＋水、リン酸＋硫酸及び塩化第２鉄溶液を使用し、ステンレス鋼に対してはリン酸、硫酸＋グリセリン＋水、リン酸＋硫酸及び塩化第２鉄溶液を使用し、アルミニウム、アルミニウム合金に対しては塩化第２鉄溶液、炭酸ナトリウム＋リン酸ナトリウム、ホウフッ酸、フッ化アンモニウム、リン酸＋硫酸、過塩素酸＋酢酸を使用する。
ロール基材１が銅等の硬度の低い金属の場合には、エッチング及びマスクパターン除去後に表面にクロムめっきを施し表面硬度を高める。
マスクパターン３として使用する樹脂はエッチング液に対して非浸透性であり且つ下地に対して密着性の優れたものであれば特に制限はない。下地との密着性が優れない場合には、下地にマスクパターン３の密着性を向上させるための表面処理を施すと良い。
【００２７】
次に、本実施形態の高性能反射防止フィルム用エンボスローラーの製造工程につき順を追って説明する。
（１）めっき処理工程
まず、図１(a1)(b1)に示すように、ロール基材１表面に電気めっき処理にて金属めっき層２を施しエンボス形成のための下地処理を行う。ロール基材１を直にエッチングする場合は、本工程を省略する。
【００２８】
（２）マスクパターン形成工程
次に、図１(a2)(b2)に示すように、静電吸引方式の液体吐出装置である静電吸引ジェットによりネガ型レジストを吐出し、金属めっき層２の表面にエンボス形成のためのレジストマスクパターン３を形成する。図示されていないが、本工程にはレジストを定着させるプロセス、プレベイク、ＵＶ露光、ポストベイク処理が含まれる。
ロールを液体吐出ヘッド５の対向電極として電圧を印加し、ロールを主走査のために回転させながら、液体吐出ヘッド５をロール軸方向に沿って副走査のために移動させる。その際、液体吐出ヘッド５とロールとのギャップをセンサーにより検知し一定に保つように制御する。液体吐出ヘッド５に備えられたノズルよりレジストを微小液滴として吐出し、金属めっき層２上に着弾させて微小ドッドを形成する。
形成するレジストマスクパターンは、必要とされる凹凸形状により設計され、ドット径、ドットレイアウト及び次工程のエッチング条件により制御する。
【００２９】
（３）エッチング工程
次に、図１(a3)(b3)に示すように、ロールを陽極として、レジストマスクパターン３で被覆されていない部分を電気エッチングし、エンボスを加工する。本エッチングにより金属めっき層２をエッチングする。
【００３０】
（４）マスクパターン除去工程
次に、図１(a4)(b4)に示すように、ロール表面のレジストマスクパターン３を溶解液に浸漬し除去する。
（５）再エッチング工程
次に、図示していないが、再び、電界研磨槽にもどして再エッチングし、所望の凹凸形状を残しつつ、上記（３）のエッチング工程で生じた鋭利な部分、脆弱な部分等を研磨、除去して強度が高く均一な凹凸形状のエンボス表面を得る。
（６）ハードコート工程
最後に、図１(a5)に示すように、ロール表面を電気めっきによりハードコートし、エンボスロール１０を完成させる。
【実施例１】
【００３１】
次に、上記実施形態に従った高性能反射防止フィルム用エンボスロールの製造の一実施例を開示する。
（１）めっき処理工程
まず、上記実施形態に従い図１(a1)(b1)に示すように、ロール基材１表面に電気めっき処理にて金属めっき層２を施しエンボス形成のための下地処理を行った。
基材１を陰極、陽極：デポラライズドNiとした。ロールを１０ｐｐｍで回転させながら下記めっき条件にてＮｉめっきを５μｍ処理した。
浴組成：高濃度スルファミン浴 スルファミン酸・・・670ml/L ホウ酸・・・40g/L 塩化Ni・・・10g/L pH：4.0 浴温：40℃ 活性剤＋ 硫黄含有添加剤：サッカリン
電流密度：4.0A/dm2 攪拌：ＵＳ攪拌、バブリングの間欠条件 ロール基材１：鉄
【００３２】
（２）マスクパターン形成工程
次に、上記実施形態に従い図１(a2)(b2)に示すように、静電吸引ジェットによりネガ型レジストを吐出し、ロール表面にエンボス形成のためのマスクパターンを形成した。
レジストは、化薬マイクロケム製のＳＵ８を希釈液により３０ｃｐに調整したものを使用した。ノズル内径２μｍ、１２８ノズルの静電吸引ジェットにてロールとノズル先端との間のギャップを１００μｍ、ヘッドをアース電極、ロールに４００Ｖ印加し、６６ｋｈｚにて、パターニングを行った。
【００３３】
本実施例のレジストマスクパターンを図２に示す。
約直径２００nmの７角形のレジスト未付着部を囲む様に約直径２００nmドットを７ドット形成した。このパターンを基本として、重ね書きで７角形のレジスト未付着部をピッチ４００ｎｍで形成した。このパターンをロール表面の必要領域に形成した。
【００３４】
パターニング後は、ロールを回転させながら、ドライヤーにて６５℃、１ｍｉｎのプレベイク後、ｉ線で６０mj/ｃｍ2を露光後、更にドライヤーにて９５℃で、同様にポストベイクを行い、レジストパターンを定着させた。
【００３５】
（３）エッチング工程
次に、上記実施形態に従い図１(a3)(b3)に示すように、ロールを陽極として、レジストマスクで被覆されていない部分を電気エッチングし、エンボスを加工した。
研磨浴：硫酸（濃度５０％）＋ホウ酸（濃度２％）、浴温度：３０℃、電流密度：１(A/dm2)でロール回転速度：１０ｒｐｍ浴内：ＵＳ攪拌 波形は、Ｄｕｔｙ８０％、２０％を使用し、所望のエッチング形状になるように制御し、深さ方向へ２００ｎｍのエッチングを実施した。
図３にエッチング後の図２におけるＡＢ断面図を示す。図３に示すように、エッチングは横方向にも進行し、マスクパターン３の縁部下に鋭利で脆弱なサイドエッチ部６が形成された。
【００３６】
（４）マスクパターン除去工程
次に、上記実施形態に従い図１(a4)(b4)に示すように、ロール表面のレジストマスクパターンを溶解液に浸漬し除去した。
エンボスロールのレジストをリムーブするために、化薬マイクロケム社製のリムーブ液：ＰＧを浴槽に準備し８０℃に加熱制御し、ＵＳ照射及びエンボスロールを１０ｒｐｍで回転しながら、レジストを除去した。
（５）再エッチング工程
次に、図示していないが、再び、電界研磨槽にもどして再エッチングし、上記（３）のエッチング工程で生じたサイドエッチ部６を研磨、除去した。
（６）ハードコート工程
最後に、上記実施形態に従い図１(a5)(b5)に示すように、ロール表面を電気めっきによりハードコートした。
ＮｉＰ（１５ｗｔ％）浴、浴温：５０℃、ＰＨ２、電流密度：１(A/dm2) でロール回転速度：１０ｒｐｍ浴内：ＵＳ攪拌 でＮｉＰめっきをエンボスロール表面に２０ｎｍ製膜することで耐食性にすぐれた高性能反射防止フィルム用エンボスローラー作製した。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態の各工程における装置概要図(a1)〜(a5)及びロール表層断面図(b1)〜(b4)である。
【図２】本発明の一実施例におけるレジストマスクパターンの平面図である。
【図３】エッチング後の図２におけるＡＢ断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ ロール基材
２ 金属めっき層
３ レジストマスクパターン
５ 液体吐出ヘッド
６ サイドエッチ部
１０ エンボスロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンボスロールに関し、さらに詳しくは、表面に微細な凹凸を形成するエンボスロールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パソコン、ワープロ、液晶テレビなどで利用される液晶表示装置は、液晶自体が発光しないので、液晶表示パネルを裏側から照明するバックライトとして面光源装置が装備される場合が多い。液晶表示装置のバックライトとしては、線状光源からの光を光散乱パターンが設けられた導光板の側端面より入射させて面状に光らせるエッジライト方式の面光源装置が広く用いられている。
【０００３】
このような面光源装置は、例えば、裏面側に反射板を有する導光板の側面から、入射した光源からの光を、光出射面から出射させ、さらに、光を散乱、拡散させ、照射面の輝度を均一にするために、光拡散フィルム、偏光分離フィルム、レンズフィルム、保護光拡散フィルムなどの光学機能を有する光学フィルムが設けられ、さらに表面側には外光の写り込みを防止する防眩フィルムを有している。
このような光学フィルムは、光散乱性及び拡散性、光線透過率、並びに演色性がよく、導光板の光散乱パターンを隠せる等が要求され、また、他の偏光分離フィルムやレンズフィルムと組み合されて使用する際には、接触しても干渉縞が発生しないことが要求される。
【０００４】
また、カラー液晶表示装置で要求される充分な明るさは、なお一層の光透過性と、正面方向への出射光が要求される。このため、光拡散フィルム、保護光拡散フィルム、防眩フィルムなどの光学フィルムの１種として、透明な基材フィルムへ表面に微細な凹凸を有する光学機能層を形成したものがある。
【０００５】
この微細な凹凸を形成する方法として、微細凹凸形状を形成したエンボスロールを回転させ、該エンボスロールの凹部に電離放射線硬化性樹脂液を充填し、エンボスロールの回転方向に同期して走行する透明基材を接触させて、接触している間に電離放射線を照射して硬化させ、該硬化と同時に電離放射線硬化樹脂と透明基材とを密着させ、エンボスロールから剥離する方法がある。該エンボスロールの凹凸は、必要面積内で均一で、所望の光学機能を有する凹凸形状を有することが重要である。
【０００６】
従来、エンボスロールは、ロール芯材、板材、フィルムの表面へ微細な凹凸形状を形成して製造される。その方法としては、彫刻、電鋳、サンドブラスト処理、放電加工処理、エッチング処理が知られている。
しかしながら、必要面積の全域にわたって、ムラなく均一な凹凸形状を形成することは極めて難しい。
従来様々な方法が提案されており、例えば、レジスト膜により加工面をマスクしてサンドブラストする方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、ロール芯材（エンボスロールに相当する）などの表面凹凸形状を転写する光拡散部材の製造法において、凹凸形状をサンドブラスト処理工程後、エッチング工程及び／又は薄膜の積層工程で作製することが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
低コストを目的とした新たなブラスト法としてロール表面に金属めっき層を形成後、めっき層の表面を鏡面研磨しブラストする方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平７−１４４３６４号公報（第１頁）
【特許文献２】特開２０００−２８４１０６号公報（第１頁）
【特許文献３】特開２００４−９０１８７号公報（第１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２記載の発明によれば、廃液処理を伴うエッチング工程、高価な真空装置を使用する薄膜積層工程を行うために、工程が増え、高コストになるという欠点がある。
【０００８】
特許文献３記載の発明によれば、廃液処理を伴うエッチング工程、高価な真空装置を使用する薄膜積層工程を伴わない分、特許文献２記載の発明よりは低コストが図れる。
しかしながら、いずれの従来技術によっても、凹凸形成は、平均粒子径１〜１００μｍ程度の粒子を使用したプロセスであるため、ナノオーダーの微細加工が難しく、凹凸形状を精度良く制御することは原理的に不十分であり、従って、高精度に光波長を制御することを目的にするナノオーダーの凹凸形状形成には不適合である。
【０００９】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、特に高精度で安定した光波長制御を目的としたナノオーダーの微細な凹凸パターンを大面積で有し、反射防止フィルム、防眩フィルム、拡散フィルムなどの光学機能を有する部材を連続で製造でき、かつ、凹凸形状の耐久性が高く多くの数量を賦型できるエンボスロールの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｂ）前記マスクパターンをマスクとして前記ロール表面をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｂ）前記マスクパターンをマスクとして前記ロール表面をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程（ｄ）前記エッチング形状を均一にするため再エッチングをする工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に金属めっき層を形成する工程（ｂ）前記金属めっき層の表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｃ）前記マスクパターンをマスクとして前記金属めっき層をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法である。
【００１３】
請求項４記載の発明は、表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に金属めっき層を形成する工程（ｂ）前記金属めっき層の表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｃ）前記マスクパターンをマスクとして前記金属めっき層をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程（ｅ）前記エッチング形状を均一にするため再エッチングをする工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法である。
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記金属めっき層が物性の異なる２層以上の層であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００１５】
請求項６記載の発明は、前記エッチングがロールを陽極とした電界エッチング法であることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００１６】
請求項７記載の発明は、前記液体吐出装置が前記ロールを対向電極とした静電吸引方式の液体吐出装置であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００１７】
請求項８記載の発明は、前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドとロールとのギャップをセンサーにより検知して前記ギャップを一定に保つように制御することを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００１８】
請求項９記載の発明は、前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が１５μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が８μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が４μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法である。
【００２１】
請求項１２記載の発明は、前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が１[μｍ]未満０．１[μｍ]以上であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、液体吐出装置によりマスクパターンを形成するので、マスクパターンを高精度に制御することができ、従って、高精度に所望のエンボスパターンを形成することができる。特に静電吸引方式の液体吐出装置によれば、ナノオーダーの精度でエンボスパターンを形成することができ、高精度に光波長を制御することを目的にするナノオーダーの凹凸形状を形成することができる。
これにより、高精度で安定した光波長制御を目的としたナノオーダーの微細な凹凸パターンを大面積で有し、反射防止フィルム、防眩フィルム、拡散フィルムなどの光学機能を有する部材を連続で製造でき、かつ、凹凸形状の耐久性が高く多くの数量を賦型できるエンボスロールを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の一実施の形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００２４】
図１に本実施形態の各工程における装置概要図(a1)〜(a5)及びロール表層断面図(b1)〜(b4)を示した。１はロール基材、２は金属めっき層、３はレジストマスクパターンである。１０は完成したエンボスロールである。本実施形態においてエンボスロール１０は、（１）めっき処理工程(a1)、（２）マスクパターン形成工程(a2)、（３）エッチング工程(a3)、（４）マスクパターン除去工程(a4)、（５）再エッチング工程（不図示）、（６）ハードコート工程(a5)を経て製造される。
【００２５】
ロール基材１の材料としては、亜鉛、銅、真鍮、ステンレス、鉄、アルミニウム等の金属が使用できるが、機械的な強度や硬さより鉄が好ましい。ロール基材１表面の金属めっき層２は、ニッケル、ニッケル合金、クロム、銅又は、それらの組み合わせによる積層構成であっても構わない。
ロール基材１は、連続処理を考慮して円筒状にされているが、平板状であっても、後に円筒状に保持してエンボスロールとすれば、同様な効果を発揮する。
【００２６】
エッチング液は銅に対してはリン酸＋水、正リン酸＋硫酸＋水、リン酸＋硫酸及び塩化第２鉄溶液を使用し、ステンレス鋼に対してはリン酸、硫酸＋グリセリン＋水、リン酸＋硫酸及び塩化第２鉄溶液を使用し、アルミニウム、アルミニウム合金に対しては塩化第２鉄溶液、炭酸ナトリウム＋リン酸ナトリウム、ホウフッ酸、フッ化アンモニウム、リン酸＋硫酸、過塩素酸＋酢酸を使用する。
ロール基材１が銅等の硬度の低い金属の場合には、エッチング及びマスクパターン除去後に表面にクロムめっきを施し表面硬度を高める。
マスクパターン３として使用する樹脂はエッチング液に対して非浸透性であり且つ下地に対して密着性の優れたものであれば特に制限はない。下地との密着性が優れない場合には、下地にマスクパターン３の密着性を向上させるための表面処理を施すと良い。
【００２７】
次に、本実施形態の高性能反射防止フィルム用エンボスローラーの製造工程につき順を追って説明する。
（１）めっき処理工程
まず、図１(a1)(b1)に示すように、ロール基材１表面に電気めっき処理にて金属めっき層２を施しエンボス形成のための下地処理を行う。ロール基材１を直にエッチングする場合は、本工程を省略する。
【００２８】
（２）マスクパターン形成工程
次に、図１(a2)(b2)に示すように、静電吸引方式の液体吐出装置である静電吸引ジェットによりネガ型レジストを吐出し、金属めっき層２の表面にエンボス形成のためのレジストマスクパターン３を形成する。図示されていないが、本工程にはレジストを定着させるプロセス、プレベイク、ＵＶ露光、ポストベイク処理が含まれる。
ロールを液体吐出ヘッド５の対向電極として電圧を印加し、ロールを主走査のために回転させながら、液体吐出ヘッド５をロール軸方向に沿って副走査のために移動させる。その際、液体吐出ヘッド５とロールとのギャップをセンサーにより検知し一定に保つように制御する。液体吐出ヘッド５に備えられたノズルよりレジストを微小液滴として吐出し、金属めっき層２上に着弾させて微小ドッドを形成する。
形成するレジストマスクパターンは、必要とされる凹凸形状により設計され、ドット径、ドットレイアウト及び次工程のエッチング条件により制御する。
【００２９】
（３）エッチング工程
次に、図１(a3)(b3)に示すように、ロールを陽極として、レジストマスクパターン３で被覆されていない部分を電気エッチングし、エンボスを加工する。本エッチングにより金属めっき層２をエッチングする。
【００３０】
（４）マスクパターン除去工程
次に、図１(a4)(b4)に示すように、ロール表面のレジストマスクパターン３を溶解液に浸漬し除去する。
（５）再エッチング工程
次に、図示していないが、再び、電界研磨槽にもどして再エッチングし、所望の凹凸形状を残しつつ、上記（３）のエッチング工程で生じた鋭利な部分、脆弱な部分等を研磨、除去して強度が高く均一な凹凸形状のエンボス表面を得る。
（６）ハードコート工程
最後に、図１(a5)に示すように、ロール表面を電気めっきによりハードコートし、エンボスロール１０を完成させる。
【実施例１】
【００３１】
次に、上記実施形態に従った高性能反射防止フィルム用エンボスロールの製造の一実施例を開示する。
（１）めっき処理工程
まず、上記実施形態に従い図１(a1)(b1)に示すように、ロール基材１表面に電気めっき処理にて金属めっき層２を施しエンボス形成のための下地処理を行った。
基材１を陰極、陽極：デポラライズドNiとした。ロールを１０ｐｐｍで回転させながら下記めっき条件にてＮｉめっきを５μｍ処理した。
浴組成：高濃度スルファミン浴 スルファミン酸・・・670ml/L ホウ酸・・・40g/L 塩化Ni・・・10g/L pH：4.0 浴温：40℃ 活性剤＋ 硫黄含有添加剤：サッカリン
電流密度：4.0A/dm2 攪拌：ＵＳ攪拌、バブリングの間欠条件 ロール基材１：鉄
【００３２】
（２）マスクパターン形成工程
次に、上記実施形態に従い図１(a2)(b2)に示すように、静電吸引ジェットによりネガ型レジストを吐出し、ロール表面にエンボス形成のためのマスクパターンを形成した。
レジストは、化薬マイクロケム製のＳＵ８を希釈液により３０ｃｐに調整したものを使用した。ノズル内径２μｍ、１２８ノズルの静電吸引ジェットにてロールとノズル先端との間のギャップを１００μｍ、ヘッドをアース電極、ロールに４００Ｖ印加し、６６ｋｈｚにて、パターニングを行った。
【００３３】
本実施例のレジストマスクパターンを図２に示す。
約直径２００nmの７角形のレジスト未付着部を囲む様に約直径２００nmドットを７ドット形成した。このパターンを基本として、重ね書きで７角形のレジスト未付着部をピッチ４００ｎｍで形成した。このパターンをロール表面の必要領域に形成した。
【００３４】
パターニング後は、ロールを回転させながら、ドライヤーにて６５℃、１ｍｉｎのプレベイク後、ｉ線で６０mj/ｃｍ2を露光後、更にドライヤーにて９５℃で、同様にポストベイクを行い、レジストパターンを定着させた。
【００３５】
（３）エッチング工程
次に、上記実施形態に従い図１(a3)(b3)に示すように、ロールを陽極として、レジストマスクで被覆されていない部分を電気エッチングし、エンボスを加工した。
研磨浴：硫酸（濃度５０％）＋ホウ酸（濃度２％）、浴温度：３０℃、電流密度：１(A/dm2)でロール回転速度：１０ｒｐｍ浴内：ＵＳ攪拌 波形は、Ｄｕｔｙ８０％、２０％を使用し、所望のエッチング形状になるように制御し、深さ方向へ２００ｎｍのエッチングを実施した。
図３にエッチング後の図２におけるＡＢ断面図を示す。図３に示すように、エッチングは横方向にも進行し、マスクパターン３の縁部下に鋭利で脆弱なサイドエッチ部６が形成された。
【００３６】
（４）マスクパターン除去工程
次に、上記実施形態に従い図１(a4)(b4)に示すように、ロール表面のレジストマスクパターンを溶解液に浸漬し除去した。
エンボスロールのレジストをリムーブするために、化薬マイクロケム社製のリムーブ液：ＰＧを浴槽に準備し８０℃に加熱制御し、ＵＳ照射及びエンボスロールを１０ｒｐｍで回転しながら、レジストを除去した。
（５）再エッチング工程
次に、図示していないが、再び、電界研磨槽にもどして再エッチングし、上記（３）のエッチング工程で生じたサイドエッチ部６を研磨、除去した。
（６）ハードコート工程
最後に、上記実施形態に従い図１(a5)(b5)に示すように、ロール表面を電気めっきによりハードコートした。
ＮｉＰ（１５ｗｔ％）浴、浴温：５０℃、ＰＨ２、電流密度：１(A/dm2) でロール回転速度：１０ｒｐｍ浴内：ＵＳ攪拌 でＮｉＰめっきをエンボスロール表面に２０ｎｍ製膜することで耐食性にすぐれた高性能反射防止フィルム用エンボスローラー作製した。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態の各工程における装置概要図(a1)〜(a5)及びロール表層断面図(b1)〜(b4)である。
【図２】本発明の一実施例におけるレジストマスクパターンの平面図である。
【図３】エッチング後の図２におけるＡＢ断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ ロール基材
２ 金属めっき層
３ レジストマスクパターン
５ 液体吐出ヘッド
６ サイドエッチ部
１０ エンボスロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｂ）前記マスクパターンをマスクとして前記ロール表面をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法。
【請求項２】
表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｂ）前記マスクパターンをマスクとして前記ロール表面をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程（ｄ）前記エッチング形状を均一にするため再エッチングをする工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法。
【請求項３】
表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に金属めっき層を形成する工程（ｂ）前記金属めっき層の表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｃ）前記マスクパターンをマスクとして前記金属めっき層をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法。
【請求項４】
表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に金属めっき層を形成する工程（ｂ）前記金属めっき層の表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｃ）前記マスクパターンをマスクとして前記金属めっき層をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程（ｅ）前記エッチング形状を均一にするため再エッチングをする工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法。
【請求項５】
前記金属めっき層が物性の異なる２層以上の層であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項６】
前記エッチングがロールを陽極とした電界エッチング法であることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項７】
前記液体吐出装置が前記ロールを対向電極とした静電吸引方式の液体吐出装置であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項８】
前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドとロールとのギャップをセンサーにより検知して前記ギャップを一定に保つように制御することを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項９】
前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が１５μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項１０】
前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が８μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項１１】
前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が４μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項１２】
前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が１μｍ未満０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項１】
表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｂ）前記マスクパターンをマスクとして前記ロール表面をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法。
【請求項２】
表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｂ）前記マスクパターンをマスクとして前記ロール表面をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程（ｄ）前記エッチング形状を均一にするため再エッチングをする工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法。
【請求項３】
表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に金属めっき層を形成する工程（ｂ）前記金属めっき層の表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｃ）前記マスクパターンをマスクとして前記金属めっき層をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法。
【請求項４】
表面に微細な凹凸を形成したエンボスロールの製造方法において、（ａ）ロールの表面に金属めっき層を形成する工程（ｂ）前記金属めっき層の表面に液体吐出装置によりマスクパターンを形成する工程（ｃ）前記マスクパターンをマスクとして前記金属めっき層をエッチングする工程（ｃ）前記マスクパターンを除去する工程（ｅ）前記エッチング形状を均一にするため再エッチングをする工程からなることを特徴とするエンボスロールの製造方法。
【請求項５】
前記金属めっき層が物性の異なる２層以上の層であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項６】
前記エッチングがロールを陽極とした電界エッチング法であることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項７】
前記液体吐出装置が前記ロールを対向電極とした静電吸引方式の液体吐出装置であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項８】
前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドとロールとのギャップをセンサーにより検知して前記ギャップを一定に保つように制御することを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項９】
前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が１５μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項１０】
前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が８μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項１１】
前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が４μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法。
【請求項１２】
前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドに備えられるノズルの内径が１μｍ未満０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のエンボスロールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−８８６４３（Ｐ２００６−８８６４３Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７９７０６（Ｐ２００４−２７９７０６）
【出願日】平成１６年９月２７日（２００４．９．２７）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２７日（２００４．９．２７）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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