シート成形装置
【課題】ロールを用いた被成形体のシート成形装置において、ロールの表面に微細構造が成形された際には、耐久性が高く、ロールの表面形状の微細構造を高精度に転写することが可能で、ロールからの被成形体の剥離が容易なシート成形装置を提供する。
【解決手段】主ロール１１０と従ロール１２０を備えて、主ロール１１０と従ロール１２０との間に被成形体１０４を通過させてシート状に成形するシート成形装置１００において、前記主ロール１１０と従ロール１２０のうち少なくとも主ロール１１０は、自身の内部が前記被成形体１０４のガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度の金属製の主回転体本体１１２と、該主回転体本体１１２の外周を覆う該主回転体本体１１２よりも熱伝導率が低い第１金属膜１１４と、を備える。
【解決手段】主ロール１１０と従ロール１２０を備えて、主ロール１１０と従ロール１２０との間に被成形体１０４を通過させてシート状に成形するシート成形装置１００において、前記主ロール１１０と従ロール１２０のうち少なくとも主ロール１１０は、自身の内部が前記被成形体１０４のガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度の金属製の主回転体本体１１２と、該主回転体本体１１２の外周を覆う該主回転体本体１１２よりも熱伝導率が低い第１金属膜１１４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロールによってシート（フィルム）を成形するシート成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）やその他の表示装置の分野において、各種の光学機能を有する光学機能フィルムあるいはシートが用いられている（以下、単に光学機能シートと称する）。光学機能シートの例としては、例えば、表面に形成された微細なＶ溝構造を光の通路として照明光を画面に導くための導光板や、Ｖ溝構造やプリズム構造により画面の明るさを向上させる輝度向上フィルム、などが挙げられる。
【０００３】
このような光学機能シートの製法は、従来、小面積のものは射出成形によりシート状に成形すると同時に微細構造を成形する方法が用いられてきた。そして、大面積のものは、２つのロールで挟み込んでシートを成形した後に、プレス等で微細構造を型転写する製造方法が用いられていた。しかし、製造コスト削減の観点から、大面積のものについても、シートの成形と同時若しくは一連の工程で微細構造を転写したいという要望があった。そこで、特許文献１に示すように、シート成形用の金属製のロール上に微細構造を成形してエンボスロール（主ロールと称する）として、これに被成形体である溶融した樹脂を主ロールと主ロールに対峙するロール（従ロールと称する）との間を通過させてシートを成形し、同時にシートに主ロール上の微細構造を転写することが試みられてきていた。
【０００４】
しかし、光学機能シートとしては、例えば、溝間ピッチが５０μｍで深さが７０μｍ程度のアスペクト比の高いＶ溝であることが要求される。このようなＶ溝を光学機能シートに成形するには、被成形体が、主ロール上の微細構造に十分に押し込まれる必要があった。しかし、図５に示す如く、被成形体４が主ロール１０に触れた際に、被成形体４の温度が急激に低下することで被成形体４が主ロール１０の表面に十分に押し込まれる前に、被成形体４である溶融した樹脂が固化してしまい、主ロール１０上の微細構造が正確に転写されなかった。このため、転写の促進に、主ロールに接触する以前の被成形体の温度を上昇させておくことや、主ロールの温度自体を上昇させて、被成形体の接触時の固化を防止する方法が考えられてきた。しかし、これらの対策では、転写が促進されても、被成形体である溶融した樹脂の固化及び、主ロールからの被成形体の剥離が円滑に行われないなど、ロール成形における転写・固化・剥離のサイクルが十分満たされないと考えられる。
【０００５】
これに対して、特許文献２では、主ロールが微細構造の形成された内側に断熱層を備えることを提案している。特許文献２によれば、当該断熱層で被成形体である溶融した樹脂の急激な温度低下を防止するので、被成形体が、主ロール上の微細構造に十分に押し込まれることを示唆している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２９８８１号公報
【特許文献２】特開２００８−１８６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
断熱効果という点で、一般的には金属よりも熱伝導率が低いセラミックが用いられる。そのため、特許文献２においても、断熱層として酸化シリコンや酸化ジルコニウムなどのセラミックが提案されている。しかしながら、セラミックと金属との界面での密着強度は一般的に弱い。また、熱膨張率や剛性などの他の物性値においてもセラミックと金属とでは大きな相違がある。そのため、温度や圧力が絶えず変化するロールにおいて、金属製の回転体本体にセラミック製の断熱層を組み合わせると耐久性が劣るおそれがある。
【０００８】
又、断熱層の外側には微細構造を成形する関係上、微細構造の成形が容易な金属膜が用いられている。即ち、セラミック製の断熱層の外側に、当該断熱層による断熱効果を損なわない厚みの金属膜（特許文献２では１０μｍ〜１ｍｍ）を成形することが望ましい。ここで、金属膜の成形として、金属板をスリーブ状に加工して加熱膨張させて機械的にはめ込む焼きばめ手法を用いることが考えられるが、上記厚みを満足させるには製造上困難を伴う。若しくは、セラミック製の断熱層の表面上に無電解めっき等で直接金属膜を成形することも考えられる。しかし、セラミック層と金属膜との界面で高い密着強度を得ることは困難と考えられる。即ち、セラミック製の断熱層から金属膜が剥離する可能性も否定できず、やはり耐久性が劣るおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するべくなされたものであって、ロールを用いた被成形体のシート成形装置において、ロールの表面に微細構造が成形された際にも、耐久性が高く、ロールの表面形状の微細構造を高精度に転写することが可能で、ロールからの被成形体の剥離が容易なシート成形装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、２つのロール（主ロールと従ロール）を備えて、該ロール間（主ロールと従ロールとの間）に被成形体を通過させてシート状に成形するシート成形装置において、前記ロール（主ロールと従ロール）のうち少なくとも一方（主ロール）は、自身の内部が前記被成形体のガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度の金属製の回転体本体（主回転体本体）と、該回転体本体（主回転体本体）の外周を覆う該回転体本体（主回転体本体）よりも熱伝導率が低い第１金属膜と、を備えることで、上記課題を解決するものである。
【００１１】
本発明は、絶対的に熱伝導率が低く、当然断熱材として使用されると考えられるセラミックの使用を見直し、被成形体の温度低下を防ぐために回転体本体（主回転体本体）への熱の拡散を妨げるという本来の物理的観点から、回転体本体（主回転体本体）との熱伝導率の相対的な差異を持たせることに着目することで、一般には断熱効果を有さないと考えられる金属（第１金属膜）を、断熱効果を得るために採用したものである。このため、回転体本体（主回転体本体）と第１金属膜とは共に金属となるので、その界面において親和性が高く、大きな密着強度を得ることができる。更に、セラミックを用いる場合に比較して金属同士を用いるため、高い耐久性を得ることができる。
【００１２】
ここで、第１金属膜は、回転体本体（主回転体本体）よりも熱伝導率が低いので、被成形体から回転体本体（主回転体本体）への熱の伝達量を少なくする断熱作用を有する。このため、被成形体表面の急激な温度低下を防止することができる。そして、回転体本体（主回転体本体）は、第１金属膜の熱伝導率よりも高く、内部が被成形体のガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度（同程度の温度も含むものとする）とされている。このため、シート成形後には被成形体の熱を回転体本体（主回転体本体）に伝達して拡散することができる。即ち、２つのロール（主ロールと従ロール）により被成形体がシート状に成形された時点で、被成形体の温度をガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度に下げてその形状を安定させて、被成形体のロール（主ロール）からの剥離に支障が生じないようにすることができる。ここで、第１金属膜に微細構造を成形した際には、回転体本体（主回転体本体）への第１金属膜の密着強度が高いので、微細構造のパターン剥離のおそれを低減でき、微細構造の耐久性は高い。即ち、微細構造の寿命は長く、被成形体は十分に微細構造に押し込まれ精度良く微細構造が転写されると共に、被成形体をロール（主ロール）から良好に剥離することができる。なお、上記一連の効果は、第１金属膜の表面に微細構造が彫刻されていない場合の平滑なシート成形に対しても、相応の効果を有するものである。
【００１３】
又、第１金属膜の断熱効果により、被成形体の急激な温度低下が防止できることから、ロール（主ロール）の内部温度をより低温にし、回転速度を上げた状態で被成形体をシート状に成形することもできる。この場合には、より高い生産性でシートを成形することができる。
【００１４】
第１金属膜の外周に、更に、第２金属膜が設けられている場合には、第１金属膜だけで得られる上記作用効果を得ながら、該第２金属膜に、より目的にあった最適な微細構造（微細構造を構成する面の平滑性を含む）を成形することができる。なお、このような効果は、第２金属膜の表面に微細構造が彫刻されていない場合の平滑なシート成形に対しても、相応の効果を有するものである。
【００１５】
第１金属膜が、チタン合金によって成形されている場合には、チタン合金がバルク状態で約７．５Ｗ／ｍ℃の熱伝導率なので、回転体本体（主回転体本体）には、多くの金属材料を用いることができる。特に、安価で広く使用されているステンレス（熱伝導率が約１６Ｗ／ｍ℃）などを使用することができる。チタン合金が溶射で成形される際には、溶射の際の高い衝突エネルギによって、溶射されたチタン合金は、回転体本体（主回転体本体）との界面において強い機械的な噛合いを生じさせる。このため、回転体本体（主回転体本体）と第１金属膜との間で大きな密着強度を得ることができる。同時に、溶射により、チタン合金は、多孔質状態となり、第１金属膜の熱伝導率は更に小さくなり、断熱効果を大きくすることができる。なお、溶射を用いることで、大きな面積で一括して均一に成形することができ、その際には廃液などの問題がない。
【００１６】
第２金属膜が、電気めっきによって成形されている場合には、第１金属膜を電極とすることで、第１金属膜と第２金属膜との界面で大きな密着強度を得ることができる。同時に、第２金属膜を大きな面積で一括して均一にめっきすることができる。そのため、得られる第２金属膜の表面を平滑にすることが可能である。
【００１７】
第２金属膜が、溶射によって成形されている場合にも、上述の如く、第１金属膜と第２金属膜との界面では大きな密着強度を得ることができる。また、第２金属膜の金属を、第１金属膜に依存しない最適な材料とすることができる。同時に、第２金属膜を大きな面積で一括して均一に成形することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ロールによる被成形体のシート成形装置において、耐久性が高く、ロールの表面形状を高精度に転写することが可能で、ロールからの被成形体の剥離が容易なシート成形装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の第１実施形態に係るシート成形装置を表わす概略断面図、図２は同じく図１のII部分の拡大図、図３は同じくシート成形装置における温度関係を示す計算例を示す図、である。
【００２１】
最初に、本発明の第１実施形態に係わるシート樹脂封止装置の概略構成について、図１を用いて説明する。
【００２２】
シート成形装置１００は、主ロール１１０と従ロール１２０を備えて、主ロール１１０と従ロール１２０との間に被成形体１０４を通過させてシート状に成形する。ここで、主ロール１１０は、自身の内部が被成形体１０４のガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度（同程度の温度も含むものとする）の金属製の主回転体本体１１２と、主回転体本体１１２の外周を覆う主回転体本体１１２よりも熱伝導率が低い第１金属膜１１４と、を備える。なお、ガラス転移点温度Ｔｇは、被成形体１０４の温度依存性が急激に変化する温度を指し、温度がガラス転移点温度Ｔｇよりも高いときには被成形体１０４は軟化している状態を示す。
【００２３】
以下各構成要素について詳細に説明する。
【００２４】
被成形体１０４は、図１に示す如く、溶融された樹脂であり、被成形体１０４がノズル１０２から吐出される。
【００２５】
主ロール１１０は、図１に示す如く、主回転体本体１１２と、第１金属膜１１４と、第２金属膜１１６とを備える。主回転体本体１１２は、金属製で円筒形状を有しており、その内部に冷却水流路１１２Ａを備えている。本実施形態においては、主回転体本体１１２はステンレス鋼（熱伝導率が約１６Ｗ／ｍ℃）で構成されている。そして、冷却水流路１１２Ａには、一定の温度に保たれた冷却水を備える。このため、主回転体本体１１２も、冷却水流路１１２Ａ内の冷却水の温度で一定に保たれている。
【００２６】
第１金属膜１１４は、主回転体本体１１２の外周を覆う金属層（厚みは１００μｍから数百μｍが好ましい）である。本実施形態において、第１金属膜１１４は、チタン合金（例えばＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ、熱伝導率は約７．５Ｗ／ｍ℃、Ｔｉ；チタン、Ａｌ；アルミニウム、Ｖ；バナジウム）を溶射によって成形している。
【００２７】
ここで、溶射とは、成膜材料を加熱により溶融若しくは軟化させて、微粒子状にして加速し被成膜対象物表面に衝突させて、その衝突エネルギにより扁平につぶれた微粒子を凝固堆積させることにより被成膜対象物表面に成膜する技術の一種である。このため、溶射による成膜は他の成膜方法に比べて格段に早いものとなる。又、被成膜対象物表面とはその衝突エネルギにより機械的な噛合いがなされるため、その密着強度は大きい。更に、大きな面積に対して適用可能である。そして、溶射はドライプロセスであるため、原則的に廃液や有毒ガスの発生がない。
【００２８】
第１金属膜の１１４のチタン合金は、上述の如く、主回転体本体１１２のステンレスよりも、熱伝導率は小さい。すなわち、第１金属膜１１４は、主回転体本体１１２に対して断熱作用を有することとなる。更に、溶射でその界面において強固な機械的な噛合いを生じさせる。すなわち、主回転体本体１１２と第１金属膜１１４との密着強度は極めて高いものとなる。又、溶射により、チタン合金は多孔質の状態となり主回転体本体１１２の外周を覆うため、第１金属膜１１４の熱伝導率はチタン合金がバルク状態であった場合に比べて約１／２と更に小さくなる（このときの熱伝導率は、セラミックである酸化ジルコニウムと同等）。即ち、断熱効果を極めて増大させることができる。
【００２９】
第２金属膜１１６は、第１金属膜１１４の外周に設けられている。第２金属膜１１６の厚みは、１０μｍから２００μｍの範囲が好ましい。つまり、第２金属膜１１６は、ある程度（２００μｍ以下が好ましい）薄い必要がある。第２金属膜１１６が設けられても、第１金属膜１１４により断熱効果を奏する必要があるからである。詳しく説明するならば、被成形体１０４がシート状に成形される際に第２金属膜１１６の表面１１６Ａに接触すると、被成形体１０４から熱量が第２金属膜１１６に伝わる。このとき、第２金属膜１１６はある程度薄いために熱容量は大きくない。このため、被成形体１０４は大きな熱量を奪われることなく、第１金属膜１１４の内側と外側とで温度差を生じ、第１金属膜１１４で断熱効果を奏することとなる。なお、第２金属膜１１６は、表面に微細構造を成形するためにはその構造の深さ以上の厚みを必要とするので、第２金属膜１１６の厚みは１０μｍ以上とすることが好ましい。
【００３０】
第２金属膜１１６として、本実施形態においては電気めっきにより、Ｎｉ（ニッケル）層が成形されている。めっきにより大きな密着強度で、第２金属膜１１６を大きな面積で一括して均一に成形することができる。また、第２金属膜１１６の表面を極めて平滑に成形できる。成形された第２金属膜１１６には、微細構造が彫刻される（第２金属膜１１６を意匠彫刻層とも称し、その表面１１６Ａを意匠転写面とも称する）。Ｎｉ表面は、熱処理により硬度を上げることも可能で、微細構造の形状を安定して保つことができる。なお、特定のマスクを用いて、第２金属膜１１６の成膜と同時に、微細構造を成形することも可能である。
【００３１】
従ロール１２０は、主ロール１１０と対峙して配置され、弾性体でできた従回転体本体１２２を有する。従回転体本体１２２の内部には、冷却水流路１２２Ａが設けられている。
【００３２】
次に、シート成形装置１００の動作について図２、図３を用いて以下に説明する。
【００３３】
なお、図３は、第１金属膜１１４の断熱効果を模式的に表した架空の成形条件に基づく計算例を示す図である。ここで、主回転体本体１１２はステンレス、第１金属膜１１４は５００μｍ厚のチタン合金、第２金属膜１１６は、１００μｍ厚のＮｉとしている。
【００３４】
ノズル１０２から被成形体１０４が約３００℃で吐出される。そして、被成形体１０４は、図２に示す如く、主ロール１１０と従ロール１２０との間に挟まれる。その際に、第２金属膜１１６の表面１１６Ａが、被成形体１０４に接触する。すると、被成形体中心温度Ｔｒｉ１及び被成形体表面温度Ｔｒｏ１は急激に温度が低下する。又、接触と同時に、主ロール表面温度（第２金属膜１１６の表面温度）Ｔｍｏ１は急激に上昇する。被成形体中心温度Ｔｒｉ１が急激に降下し続けるにもかかわらず、主ロール表面温度Ｔｍｏ１の急激な上昇の影響で、被成形体表面温度Ｔｒｏ１の降下が点Ａ以降緩やかになる。このため、被成形体表面温度Ｔｒｏ１をガラス転移点温度Ｔｇ以上で時間Ｔ１（約０．０８秒）の間保持することができる。即ち、第２金属膜１１６の表面１１６Ａの微細構造を、被成形体１０４に転写しやすい状況となる。なお、主ロール表面温度Ｔｍｏ１の上昇は第１金属膜１１４、第２金属膜１１６の熱容量が小さいため一時的なものである。そのため、０．５秒程度後には全体が主に主回転体本体１１２の内部の温度によって支配される主ロール内部温度Ｔｍｉ１（被成形体１０４のガラス転移点温度Ｔｇ以下の温度）とほぼ同一となるので、従来（図６参照）と比べても、主ロール１１０から被成形体１０４の剥離のしやすさに大きな変化はない。ここで、主ロール表面温度Ｔｍｏ１の急速な温度上昇は立ち上がり角θ１によって表されており、これが第２金属膜１１６の厚みが薄いことによる効果、即ち、熱しやすいことの効果となる。そして、主ロール表面温度Ｔｍｏ１の上昇分ΔＴｍｏ１が、主に第１金属膜１１４の熱伝導率が低いことの効果となる。
【００３５】
このように、主ロール１１０の第２金属膜１１６の内側に第１金属膜１１４が設けられているため、被成形体１０４の第２金属膜１１６と接触する部分においては、急激な温度低下を生じずにゆっくりと固化部分１０４Ａが形成される。これに対して、図２に示す如く、被成形体１０４の従ロール１２０と接触する部分においては、急激な冷却により固化部分１０４Ａが形成される。
【００３６】
そして、被成形体１０４が主ロール１１０と従ロール１２０によって接触して成形された後（被成形体１０４の温度Ｔｒｉ１、Ｔｒｏ１が被成形体１０４のガラス転移点温度Ｔｇ以下の状態）に、被成形体１０４が、主ロール１１０から剥離されることとなる。
【００３７】
このように、第１金属膜１１４は金属製の主回転体本体１１２よりも熱伝導率が低いので、被成形体１０４から主回転体本体１１２への熱の伝達量を少なくする断熱作用を有する。このため被成形体１０４表面の急激な温度低下を防止することができる。そして、主回転体本体１１２は、被成形体１０４のガラス転移点温度Ｔｇ以下の温度であるため、シート成形後には被成形体１０４の熱を主回転体本体の冷却水流路１１２Ａに伝達して拡散している。即ち、主ロール１１０と従ロール１２０により被成形体１０４がシート状に成形された時点で、被成形体１０４の温度を被成形体１０４のガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度に下げてその形状を安定させて、被成形体１０４の主ロール１１０からの剥離に支障が生じないようにすることができる。
【００３８】
ここで、主回転体本体１１２と第１金属膜１１４とは金属であるので、その界面において親和性が高く、大きな密着強度を得ることができる。更に、金属同士であるため、セラミックを用いる場合に比較して高い耐久性を得ることができる。
【００３９】
同時に、第１金属膜１１４と主回転体本体１１２とが共に金属であることで特に、チタン合金が溶射で成形される際には、溶射の際の高い衝突エネルギによって、溶射されたチタン合金は、主回転体本体１１２との界面において強い機械的な噛合いを生じさせる。このため、主回転体本体１１２と第１金属膜１１４との間で大きな密着強度を得ることができる。なお、第１金属膜１１４が熱伝導率が低いチタン合金なので、主回転体本体１１２としては従来と同じ安価なステンレスを用いることができる。このため、シート成形装置１００の高コスト化を防止することができる。
【００４０】
更に、第２金属膜１１６が、電気めっきによって成形されているので、第１金属膜１１４を電極とすることで、第１金属膜１１４と第２金属膜１１６との界面で大きな密着強度を得ることができる。そして、その表面を平滑にして意匠彫刻に適する表面１１６Ａを成形することができる。同時に、第２金属膜１１６を大きな面積で一括して均一にめっきすることができる。
【００４１】
ここで、第２金属膜１１６に微細構造を成形しており、金属製の主回転体本体１１２と第１金属膜１１４、第１金属膜１１４と第２金属膜１１６の、それぞれの密着強度は高いので、微細構造のパターン剥離を起こすおそれを低減でき、微細構造の耐久性は高い。即ち、微細構造の寿命が長く、被成形体１０４が十分に微細構造に押し込まれ精度良く微細構造が転写されると共に、被成形体１０４を主ロール１１０から良好に剥離することができる。
【００４２】
なお、第１金属膜１１４として、チタン合金の溶射層とすれば、多孔質状態のチタン合金からなる第１金属膜１１４の熱伝導率は更に小さくなる。このため、大きな断熱効果を得ることができる。
【００４３】
以上により、主ロール１１０と従ロール１２０による被成形体１０４のシート成形装置１００において、耐久性が高く、主ロール１１０の表面形状を高精度に転写することが可能で、主ロール１１０と従ロール１２０からの被成形体１０４の剥離が容易なシート成形装置１００を提供することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態に係わるシート成形装置の概略構成について図４を用いて説明する。
【００４５】
シート成形装置１０１は、図４に示す如く、ノズル１０２から吐出される被成形体１０４を主ロール１１０と従ロール１２１とでシート状に成形するものである。ここで、第２実施形態に係わるシート成形装置１０１は、第１実施形態に係わるシート成形装置１００と、従ロール１２１のみが異なるため、それ以外の部分については同一符号を付してその説明を省略する。そのため以下、従ロール１２１について説明する。
【００４６】
従ロール１２１は、図４に示す如く、従回転体本体１２３とフレキシブルスリーブ１２４とを有する。従回転体本体１２３はラバー等で構成された弾性体のロールである。その外側に、フレキシブルスリーブ１２４が配置される。従回転体本体１２３とフレキシブルスリーブ１２４との間には冷却水流路１２３Ａが設けられ、冷却水により、フレキシブルスリーブ１２４の内部が一定の温度に保たれる。フレキシブルスリーブ１２４は、筒状のシームレスな（つなぎ目のない）金属板であり、被成形体１０４を介して主ロール１１０と接触する部分が主ロール１１０の表面形状に従い変形する。このため、主ロール１１０と従ロール１２１との間に挟まれる被成形体１０４の成形時間は長くなるので、高精度に厚みを成形すると共に、第２金属膜１１６の表面１１６Ａの微細構造をより精度良く転写することができる。
【００４７】
本発明について上記実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。
【００４８】
例えば、上記実施形態においては、第２金属膜１１６に微細構造を成形したが、本発明はこれに限定されず、微細構造を成形しなくてもよい。微細構造が成形されていなくても上述した効果を相応に奏するからである。なお、第２金属膜がない場合でも同様である。
【００４９】
又、上記実施形態においては、第１金属膜１１４上に第２金属膜１１６を成形したが、本発明はこれに限定されず、必ずしも第２金属膜を成形しなくてもよい。例えば、第２金属膜を成形せず、第１金属膜の成形に特定の溶射方法（高速フレーム溶射ＨＶＯＦ法等）を用いることで表面を緻密にして、溶射された表面状態を更に研磨して鏡面加工して意匠彫刻層を成形することも可能である。つまり、用途によっては第２金属膜を設けず、溶射した第１金属膜をそのまま用いることも可能である。この場合には、第２金属膜の成形を不要とすることで、低コスト化が実現できると共に、第１金属膜による断熱効果がより向上して、被成形体の温度低下を緩やかにして、第１金属膜の微細構造の被成形体への転写性をより向上させることができる。
【００５０】
又、上記実施形態においては、チタン合金としては、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖを用いていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、他のチタン合金として、Ｐｄ（パラジウム）、Ｓｎ（錫）、Ｃｒ（クロム）等を添加したものであっても構わない。又、溶射によってチタン合金を成形するだけではなく、他の方法によってその他の金属膜（ステンレス等）を成形しても構わない。要は、熱伝導率の小さい金属膜が第１金属膜として形成できればよい。
【００５１】
又、上記実施形態においては、第２金属膜１１６が電気めっきによるＮｉであったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２金属膜として、他の金属を用いてもよい。又、めっきではなく、溶射を用いてもよい。
【００５２】
又、上記実施形態においては、主回転体本体１１２はステンレスであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１金属膜よりも熱伝導率の高い金属であればよい。
【００５３】
又、上記実施形態においては、第１金属膜１１４の断熱効果によって、転写性の向上が可能であることを述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１金属膜の断熱効果により、被成形体の急激な温度低下が防止できることから、主ロールの温度をより低温にし、回転速度を上げて成形スピードを速くしても被成形体をシート状に成形することができる。この場合には、より高い生産性でシートを成形することができる。
【００５４】
又、上記実施形態においては、第１金属膜１１４を主ロール１１０に用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば従ロールに適用しても構わない。主ロールと従ロール双方に適用して、従ロール側にも微細構造を成形することで、被成形体の両面に微細構造を成形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシート成形装置を表わす概略断面図
【図２】同じく図１のII部分の拡大図
【図３】同じくシート成形装置における温度関係を示す計算例を示す図
【図４】本発明の第２実施形態に係るシート成形装置を表わす概略断面図
【図５】従来技術におけるシート成形装置の被成形体を介して２つのロールが接触する部分の拡大図
【符号の説明】
【００５６】
１、１００、１０１…シート成形装置
４、１０４…被成形体
４Ａ、１０４Ａ…被成形体の固化部分
１２、１１２…主回転体本体
１１２Ａ、１２２Ａ、１２３Ａ…冷却水通路
１１４…第１金属膜
１１６…第２金属膜
２０、１２０、１２１…従ロール
２２、１２２、１２３…従回転体本体
１２４…フレキシブルスリーブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロールによってシート（フィルム）を成形するシート成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）やその他の表示装置の分野において、各種の光学機能を有する光学機能フィルムあるいはシートが用いられている（以下、単に光学機能シートと称する）。光学機能シートの例としては、例えば、表面に形成された微細なＶ溝構造を光の通路として照明光を画面に導くための導光板や、Ｖ溝構造やプリズム構造により画面の明るさを向上させる輝度向上フィルム、などが挙げられる。
【０００３】
このような光学機能シートの製法は、従来、小面積のものは射出成形によりシート状に成形すると同時に微細構造を成形する方法が用いられてきた。そして、大面積のものは、２つのロールで挟み込んでシートを成形した後に、プレス等で微細構造を型転写する製造方法が用いられていた。しかし、製造コスト削減の観点から、大面積のものについても、シートの成形と同時若しくは一連の工程で微細構造を転写したいという要望があった。そこで、特許文献１に示すように、シート成形用の金属製のロール上に微細構造を成形してエンボスロール（主ロールと称する）として、これに被成形体である溶融した樹脂を主ロールと主ロールに対峙するロール（従ロールと称する）との間を通過させてシートを成形し、同時にシートに主ロール上の微細構造を転写することが試みられてきていた。
【０００４】
しかし、光学機能シートとしては、例えば、溝間ピッチが５０μｍで深さが７０μｍ程度のアスペクト比の高いＶ溝であることが要求される。このようなＶ溝を光学機能シートに成形するには、被成形体が、主ロール上の微細構造に十分に押し込まれる必要があった。しかし、図５に示す如く、被成形体４が主ロール１０に触れた際に、被成形体４の温度が急激に低下することで被成形体４が主ロール１０の表面に十分に押し込まれる前に、被成形体４である溶融した樹脂が固化してしまい、主ロール１０上の微細構造が正確に転写されなかった。このため、転写の促進に、主ロールに接触する以前の被成形体の温度を上昇させておくことや、主ロールの温度自体を上昇させて、被成形体の接触時の固化を防止する方法が考えられてきた。しかし、これらの対策では、転写が促進されても、被成形体である溶融した樹脂の固化及び、主ロールからの被成形体の剥離が円滑に行われないなど、ロール成形における転写・固化・剥離のサイクルが十分満たされないと考えられる。
【０００５】
これに対して、特許文献２では、主ロールが微細構造の形成された内側に断熱層を備えることを提案している。特許文献２によれば、当該断熱層で被成形体である溶融した樹脂の急激な温度低下を防止するので、被成形体が、主ロール上の微細構造に十分に押し込まれることを示唆している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２９８８１号公報
【特許文献２】特開２００８−１８６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
断熱効果という点で、一般的には金属よりも熱伝導率が低いセラミックが用いられる。そのため、特許文献２においても、断熱層として酸化シリコンや酸化ジルコニウムなどのセラミックが提案されている。しかしながら、セラミックと金属との界面での密着強度は一般的に弱い。また、熱膨張率や剛性などの他の物性値においてもセラミックと金属とでは大きな相違がある。そのため、温度や圧力が絶えず変化するロールにおいて、金属製の回転体本体にセラミック製の断熱層を組み合わせると耐久性が劣るおそれがある。
【０００８】
又、断熱層の外側には微細構造を成形する関係上、微細構造の成形が容易な金属膜が用いられている。即ち、セラミック製の断熱層の外側に、当該断熱層による断熱効果を損なわない厚みの金属膜（特許文献２では１０μｍ〜１ｍｍ）を成形することが望ましい。ここで、金属膜の成形として、金属板をスリーブ状に加工して加熱膨張させて機械的にはめ込む焼きばめ手法を用いることが考えられるが、上記厚みを満足させるには製造上困難を伴う。若しくは、セラミック製の断熱層の表面上に無電解めっき等で直接金属膜を成形することも考えられる。しかし、セラミック層と金属膜との界面で高い密着強度を得ることは困難と考えられる。即ち、セラミック製の断熱層から金属膜が剥離する可能性も否定できず、やはり耐久性が劣るおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するべくなされたものであって、ロールを用いた被成形体のシート成形装置において、ロールの表面に微細構造が成形された際にも、耐久性が高く、ロールの表面形状の微細構造を高精度に転写することが可能で、ロールからの被成形体の剥離が容易なシート成形装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、２つのロール（主ロールと従ロール）を備えて、該ロール間（主ロールと従ロールとの間）に被成形体を通過させてシート状に成形するシート成形装置において、前記ロール（主ロールと従ロール）のうち少なくとも一方（主ロール）は、自身の内部が前記被成形体のガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度の金属製の回転体本体（主回転体本体）と、該回転体本体（主回転体本体）の外周を覆う該回転体本体（主回転体本体）よりも熱伝導率が低い第１金属膜と、を備えることで、上記課題を解決するものである。
【００１１】
本発明は、絶対的に熱伝導率が低く、当然断熱材として使用されると考えられるセラミックの使用を見直し、被成形体の温度低下を防ぐために回転体本体（主回転体本体）への熱の拡散を妨げるという本来の物理的観点から、回転体本体（主回転体本体）との熱伝導率の相対的な差異を持たせることに着目することで、一般には断熱効果を有さないと考えられる金属（第１金属膜）を、断熱効果を得るために採用したものである。このため、回転体本体（主回転体本体）と第１金属膜とは共に金属となるので、その界面において親和性が高く、大きな密着強度を得ることができる。更に、セラミックを用いる場合に比較して金属同士を用いるため、高い耐久性を得ることができる。
【００１２】
ここで、第１金属膜は、回転体本体（主回転体本体）よりも熱伝導率が低いので、被成形体から回転体本体（主回転体本体）への熱の伝達量を少なくする断熱作用を有する。このため、被成形体表面の急激な温度低下を防止することができる。そして、回転体本体（主回転体本体）は、第１金属膜の熱伝導率よりも高く、内部が被成形体のガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度（同程度の温度も含むものとする）とされている。このため、シート成形後には被成形体の熱を回転体本体（主回転体本体）に伝達して拡散することができる。即ち、２つのロール（主ロールと従ロール）により被成形体がシート状に成形された時点で、被成形体の温度をガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度に下げてその形状を安定させて、被成形体のロール（主ロール）からの剥離に支障が生じないようにすることができる。ここで、第１金属膜に微細構造を成形した際には、回転体本体（主回転体本体）への第１金属膜の密着強度が高いので、微細構造のパターン剥離のおそれを低減でき、微細構造の耐久性は高い。即ち、微細構造の寿命は長く、被成形体は十分に微細構造に押し込まれ精度良く微細構造が転写されると共に、被成形体をロール（主ロール）から良好に剥離することができる。なお、上記一連の効果は、第１金属膜の表面に微細構造が彫刻されていない場合の平滑なシート成形に対しても、相応の効果を有するものである。
【００１３】
又、第１金属膜の断熱効果により、被成形体の急激な温度低下が防止できることから、ロール（主ロール）の内部温度をより低温にし、回転速度を上げた状態で被成形体をシート状に成形することもできる。この場合には、より高い生産性でシートを成形することができる。
【００１４】
第１金属膜の外周に、更に、第２金属膜が設けられている場合には、第１金属膜だけで得られる上記作用効果を得ながら、該第２金属膜に、より目的にあった最適な微細構造（微細構造を構成する面の平滑性を含む）を成形することができる。なお、このような効果は、第２金属膜の表面に微細構造が彫刻されていない場合の平滑なシート成形に対しても、相応の効果を有するものである。
【００１５】
第１金属膜が、チタン合金によって成形されている場合には、チタン合金がバルク状態で約７．５Ｗ／ｍ℃の熱伝導率なので、回転体本体（主回転体本体）には、多くの金属材料を用いることができる。特に、安価で広く使用されているステンレス（熱伝導率が約１６Ｗ／ｍ℃）などを使用することができる。チタン合金が溶射で成形される際には、溶射の際の高い衝突エネルギによって、溶射されたチタン合金は、回転体本体（主回転体本体）との界面において強い機械的な噛合いを生じさせる。このため、回転体本体（主回転体本体）と第１金属膜との間で大きな密着強度を得ることができる。同時に、溶射により、チタン合金は、多孔質状態となり、第１金属膜の熱伝導率は更に小さくなり、断熱効果を大きくすることができる。なお、溶射を用いることで、大きな面積で一括して均一に成形することができ、その際には廃液などの問題がない。
【００１６】
第２金属膜が、電気めっきによって成形されている場合には、第１金属膜を電極とすることで、第１金属膜と第２金属膜との界面で大きな密着強度を得ることができる。同時に、第２金属膜を大きな面積で一括して均一にめっきすることができる。そのため、得られる第２金属膜の表面を平滑にすることが可能である。
【００１７】
第２金属膜が、溶射によって成形されている場合にも、上述の如く、第１金属膜と第２金属膜との界面では大きな密着強度を得ることができる。また、第２金属膜の金属を、第１金属膜に依存しない最適な材料とすることができる。同時に、第２金属膜を大きな面積で一括して均一に成形することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ロールによる被成形体のシート成形装置において、耐久性が高く、ロールの表面形状を高精度に転写することが可能で、ロールからの被成形体の剥離が容易なシート成形装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の第１実施形態に係るシート成形装置を表わす概略断面図、図２は同じく図１のII部分の拡大図、図３は同じくシート成形装置における温度関係を示す計算例を示す図、である。
【００２１】
最初に、本発明の第１実施形態に係わるシート樹脂封止装置の概略構成について、図１を用いて説明する。
【００２２】
シート成形装置１００は、主ロール１１０と従ロール１２０を備えて、主ロール１１０と従ロール１２０との間に被成形体１０４を通過させてシート状に成形する。ここで、主ロール１１０は、自身の内部が被成形体１０４のガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度（同程度の温度も含むものとする）の金属製の主回転体本体１１２と、主回転体本体１１２の外周を覆う主回転体本体１１２よりも熱伝導率が低い第１金属膜１１４と、を備える。なお、ガラス転移点温度Ｔｇは、被成形体１０４の温度依存性が急激に変化する温度を指し、温度がガラス転移点温度Ｔｇよりも高いときには被成形体１０４は軟化している状態を示す。
【００２３】
以下各構成要素について詳細に説明する。
【００２４】
被成形体１０４は、図１に示す如く、溶融された樹脂であり、被成形体１０４がノズル１０２から吐出される。
【００２５】
主ロール１１０は、図１に示す如く、主回転体本体１１２と、第１金属膜１１４と、第２金属膜１１６とを備える。主回転体本体１１２は、金属製で円筒形状を有しており、その内部に冷却水流路１１２Ａを備えている。本実施形態においては、主回転体本体１１２はステンレス鋼（熱伝導率が約１６Ｗ／ｍ℃）で構成されている。そして、冷却水流路１１２Ａには、一定の温度に保たれた冷却水を備える。このため、主回転体本体１１２も、冷却水流路１１２Ａ内の冷却水の温度で一定に保たれている。
【００２６】
第１金属膜１１４は、主回転体本体１１２の外周を覆う金属層（厚みは１００μｍから数百μｍが好ましい）である。本実施形態において、第１金属膜１１４は、チタン合金（例えばＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ、熱伝導率は約７．５Ｗ／ｍ℃、Ｔｉ；チタン、Ａｌ；アルミニウム、Ｖ；バナジウム）を溶射によって成形している。
【００２７】
ここで、溶射とは、成膜材料を加熱により溶融若しくは軟化させて、微粒子状にして加速し被成膜対象物表面に衝突させて、その衝突エネルギにより扁平につぶれた微粒子を凝固堆積させることにより被成膜対象物表面に成膜する技術の一種である。このため、溶射による成膜は他の成膜方法に比べて格段に早いものとなる。又、被成膜対象物表面とはその衝突エネルギにより機械的な噛合いがなされるため、その密着強度は大きい。更に、大きな面積に対して適用可能である。そして、溶射はドライプロセスであるため、原則的に廃液や有毒ガスの発生がない。
【００２８】
第１金属膜の１１４のチタン合金は、上述の如く、主回転体本体１１２のステンレスよりも、熱伝導率は小さい。すなわち、第１金属膜１１４は、主回転体本体１１２に対して断熱作用を有することとなる。更に、溶射でその界面において強固な機械的な噛合いを生じさせる。すなわち、主回転体本体１１２と第１金属膜１１４との密着強度は極めて高いものとなる。又、溶射により、チタン合金は多孔質の状態となり主回転体本体１１２の外周を覆うため、第１金属膜１１４の熱伝導率はチタン合金がバルク状態であった場合に比べて約１／２と更に小さくなる（このときの熱伝導率は、セラミックである酸化ジルコニウムと同等）。即ち、断熱効果を極めて増大させることができる。
【００２９】
第２金属膜１１６は、第１金属膜１１４の外周に設けられている。第２金属膜１１６の厚みは、１０μｍから２００μｍの範囲が好ましい。つまり、第２金属膜１１６は、ある程度（２００μｍ以下が好ましい）薄い必要がある。第２金属膜１１６が設けられても、第１金属膜１１４により断熱効果を奏する必要があるからである。詳しく説明するならば、被成形体１０４がシート状に成形される際に第２金属膜１１６の表面１１６Ａに接触すると、被成形体１０４から熱量が第２金属膜１１６に伝わる。このとき、第２金属膜１１６はある程度薄いために熱容量は大きくない。このため、被成形体１０４は大きな熱量を奪われることなく、第１金属膜１１４の内側と外側とで温度差を生じ、第１金属膜１１４で断熱効果を奏することとなる。なお、第２金属膜１１６は、表面に微細構造を成形するためにはその構造の深さ以上の厚みを必要とするので、第２金属膜１１６の厚みは１０μｍ以上とすることが好ましい。
【００３０】
第２金属膜１１６として、本実施形態においては電気めっきにより、Ｎｉ（ニッケル）層が成形されている。めっきにより大きな密着強度で、第２金属膜１１６を大きな面積で一括して均一に成形することができる。また、第２金属膜１１６の表面を極めて平滑に成形できる。成形された第２金属膜１１６には、微細構造が彫刻される（第２金属膜１１６を意匠彫刻層とも称し、その表面１１６Ａを意匠転写面とも称する）。Ｎｉ表面は、熱処理により硬度を上げることも可能で、微細構造の形状を安定して保つことができる。なお、特定のマスクを用いて、第２金属膜１１６の成膜と同時に、微細構造を成形することも可能である。
【００３１】
従ロール１２０は、主ロール１１０と対峙して配置され、弾性体でできた従回転体本体１２２を有する。従回転体本体１２２の内部には、冷却水流路１２２Ａが設けられている。
【００３２】
次に、シート成形装置１００の動作について図２、図３を用いて以下に説明する。
【００３３】
なお、図３は、第１金属膜１１４の断熱効果を模式的に表した架空の成形条件に基づく計算例を示す図である。ここで、主回転体本体１１２はステンレス、第１金属膜１１４は５００μｍ厚のチタン合金、第２金属膜１１６は、１００μｍ厚のＮｉとしている。
【００３４】
ノズル１０２から被成形体１０４が約３００℃で吐出される。そして、被成形体１０４は、図２に示す如く、主ロール１１０と従ロール１２０との間に挟まれる。その際に、第２金属膜１１６の表面１１６Ａが、被成形体１０４に接触する。すると、被成形体中心温度Ｔｒｉ１及び被成形体表面温度Ｔｒｏ１は急激に温度が低下する。又、接触と同時に、主ロール表面温度（第２金属膜１１６の表面温度）Ｔｍｏ１は急激に上昇する。被成形体中心温度Ｔｒｉ１が急激に降下し続けるにもかかわらず、主ロール表面温度Ｔｍｏ１の急激な上昇の影響で、被成形体表面温度Ｔｒｏ１の降下が点Ａ以降緩やかになる。このため、被成形体表面温度Ｔｒｏ１をガラス転移点温度Ｔｇ以上で時間Ｔ１（約０．０８秒）の間保持することができる。即ち、第２金属膜１１６の表面１１６Ａの微細構造を、被成形体１０４に転写しやすい状況となる。なお、主ロール表面温度Ｔｍｏ１の上昇は第１金属膜１１４、第２金属膜１１６の熱容量が小さいため一時的なものである。そのため、０．５秒程度後には全体が主に主回転体本体１１２の内部の温度によって支配される主ロール内部温度Ｔｍｉ１（被成形体１０４のガラス転移点温度Ｔｇ以下の温度）とほぼ同一となるので、従来（図６参照）と比べても、主ロール１１０から被成形体１０４の剥離のしやすさに大きな変化はない。ここで、主ロール表面温度Ｔｍｏ１の急速な温度上昇は立ち上がり角θ１によって表されており、これが第２金属膜１１６の厚みが薄いことによる効果、即ち、熱しやすいことの効果となる。そして、主ロール表面温度Ｔｍｏ１の上昇分ΔＴｍｏ１が、主に第１金属膜１１４の熱伝導率が低いことの効果となる。
【００３５】
このように、主ロール１１０の第２金属膜１１６の内側に第１金属膜１１４が設けられているため、被成形体１０４の第２金属膜１１６と接触する部分においては、急激な温度低下を生じずにゆっくりと固化部分１０４Ａが形成される。これに対して、図２に示す如く、被成形体１０４の従ロール１２０と接触する部分においては、急激な冷却により固化部分１０４Ａが形成される。
【００３６】
そして、被成形体１０４が主ロール１１０と従ロール１２０によって接触して成形された後（被成形体１０４の温度Ｔｒｉ１、Ｔｒｏ１が被成形体１０４のガラス転移点温度Ｔｇ以下の状態）に、被成形体１０４が、主ロール１１０から剥離されることとなる。
【００３７】
このように、第１金属膜１１４は金属製の主回転体本体１１２よりも熱伝導率が低いので、被成形体１０４から主回転体本体１１２への熱の伝達量を少なくする断熱作用を有する。このため被成形体１０４表面の急激な温度低下を防止することができる。そして、主回転体本体１１２は、被成形体１０４のガラス転移点温度Ｔｇ以下の温度であるため、シート成形後には被成形体１０４の熱を主回転体本体の冷却水流路１１２Ａに伝達して拡散している。即ち、主ロール１１０と従ロール１２０により被成形体１０４がシート状に成形された時点で、被成形体１０４の温度を被成形体１０４のガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度に下げてその形状を安定させて、被成形体１０４の主ロール１１０からの剥離に支障が生じないようにすることができる。
【００３８】
ここで、主回転体本体１１２と第１金属膜１１４とは金属であるので、その界面において親和性が高く、大きな密着強度を得ることができる。更に、金属同士であるため、セラミックを用いる場合に比較して高い耐久性を得ることができる。
【００３９】
同時に、第１金属膜１１４と主回転体本体１１２とが共に金属であることで特に、チタン合金が溶射で成形される際には、溶射の際の高い衝突エネルギによって、溶射されたチタン合金は、主回転体本体１１２との界面において強い機械的な噛合いを生じさせる。このため、主回転体本体１１２と第１金属膜１１４との間で大きな密着強度を得ることができる。なお、第１金属膜１１４が熱伝導率が低いチタン合金なので、主回転体本体１１２としては従来と同じ安価なステンレスを用いることができる。このため、シート成形装置１００の高コスト化を防止することができる。
【００４０】
更に、第２金属膜１１６が、電気めっきによって成形されているので、第１金属膜１１４を電極とすることで、第１金属膜１１４と第２金属膜１１６との界面で大きな密着強度を得ることができる。そして、その表面を平滑にして意匠彫刻に適する表面１１６Ａを成形することができる。同時に、第２金属膜１１６を大きな面積で一括して均一にめっきすることができる。
【００４１】
ここで、第２金属膜１１６に微細構造を成形しており、金属製の主回転体本体１１２と第１金属膜１１４、第１金属膜１１４と第２金属膜１１６の、それぞれの密着強度は高いので、微細構造のパターン剥離を起こすおそれを低減でき、微細構造の耐久性は高い。即ち、微細構造の寿命が長く、被成形体１０４が十分に微細構造に押し込まれ精度良く微細構造が転写されると共に、被成形体１０４を主ロール１１０から良好に剥離することができる。
【００４２】
なお、第１金属膜１１４として、チタン合金の溶射層とすれば、多孔質状態のチタン合金からなる第１金属膜１１４の熱伝導率は更に小さくなる。このため、大きな断熱効果を得ることができる。
【００４３】
以上により、主ロール１１０と従ロール１２０による被成形体１０４のシート成形装置１００において、耐久性が高く、主ロール１１０の表面形状を高精度に転写することが可能で、主ロール１１０と従ロール１２０からの被成形体１０４の剥離が容易なシート成形装置１００を提供することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態に係わるシート成形装置の概略構成について図４を用いて説明する。
【００４５】
シート成形装置１０１は、図４に示す如く、ノズル１０２から吐出される被成形体１０４を主ロール１１０と従ロール１２１とでシート状に成形するものである。ここで、第２実施形態に係わるシート成形装置１０１は、第１実施形態に係わるシート成形装置１００と、従ロール１２１のみが異なるため、それ以外の部分については同一符号を付してその説明を省略する。そのため以下、従ロール１２１について説明する。
【００４６】
従ロール１２１は、図４に示す如く、従回転体本体１２３とフレキシブルスリーブ１２４とを有する。従回転体本体１２３はラバー等で構成された弾性体のロールである。その外側に、フレキシブルスリーブ１２４が配置される。従回転体本体１２３とフレキシブルスリーブ１２４との間には冷却水流路１２３Ａが設けられ、冷却水により、フレキシブルスリーブ１２４の内部が一定の温度に保たれる。フレキシブルスリーブ１２４は、筒状のシームレスな（つなぎ目のない）金属板であり、被成形体１０４を介して主ロール１１０と接触する部分が主ロール１１０の表面形状に従い変形する。このため、主ロール１１０と従ロール１２１との間に挟まれる被成形体１０４の成形時間は長くなるので、高精度に厚みを成形すると共に、第２金属膜１１６の表面１１６Ａの微細構造をより精度良く転写することができる。
【００４７】
本発明について上記実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。
【００４８】
例えば、上記実施形態においては、第２金属膜１１６に微細構造を成形したが、本発明はこれに限定されず、微細構造を成形しなくてもよい。微細構造が成形されていなくても上述した効果を相応に奏するからである。なお、第２金属膜がない場合でも同様である。
【００４９】
又、上記実施形態においては、第１金属膜１１４上に第２金属膜１１６を成形したが、本発明はこれに限定されず、必ずしも第２金属膜を成形しなくてもよい。例えば、第２金属膜を成形せず、第１金属膜の成形に特定の溶射方法（高速フレーム溶射ＨＶＯＦ法等）を用いることで表面を緻密にして、溶射された表面状態を更に研磨して鏡面加工して意匠彫刻層を成形することも可能である。つまり、用途によっては第２金属膜を設けず、溶射した第１金属膜をそのまま用いることも可能である。この場合には、第２金属膜の成形を不要とすることで、低コスト化が実現できると共に、第１金属膜による断熱効果がより向上して、被成形体の温度低下を緩やかにして、第１金属膜の微細構造の被成形体への転写性をより向上させることができる。
【００５０】
又、上記実施形態においては、チタン合金としては、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖを用いていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、他のチタン合金として、Ｐｄ（パラジウム）、Ｓｎ（錫）、Ｃｒ（クロム）等を添加したものであっても構わない。又、溶射によってチタン合金を成形するだけではなく、他の方法によってその他の金属膜（ステンレス等）を成形しても構わない。要は、熱伝導率の小さい金属膜が第１金属膜として形成できればよい。
【００５１】
又、上記実施形態においては、第２金属膜１１６が電気めっきによるＮｉであったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２金属膜として、他の金属を用いてもよい。又、めっきではなく、溶射を用いてもよい。
【００５２】
又、上記実施形態においては、主回転体本体１１２はステンレスであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１金属膜よりも熱伝導率の高い金属であればよい。
【００５３】
又、上記実施形態においては、第１金属膜１１４の断熱効果によって、転写性の向上が可能であることを述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１金属膜の断熱効果により、被成形体の急激な温度低下が防止できることから、主ロールの温度をより低温にし、回転速度を上げて成形スピードを速くしても被成形体をシート状に成形することができる。この場合には、より高い生産性でシートを成形することができる。
【００５４】
又、上記実施形態においては、第１金属膜１１４を主ロール１１０に用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば従ロールに適用しても構わない。主ロールと従ロール双方に適用して、従ロール側にも微細構造を成形することで、被成形体の両面に微細構造を成形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシート成形装置を表わす概略断面図
【図２】同じく図１のII部分の拡大図
【図３】同じくシート成形装置における温度関係を示す計算例を示す図
【図４】本発明の第２実施形態に係るシート成形装置を表わす概略断面図
【図５】従来技術におけるシート成形装置の被成形体を介して２つのロールが接触する部分の拡大図
【符号の説明】
【００５６】
１、１００、１０１…シート成形装置
４、１０４…被成形体
４Ａ、１０４Ａ…被成形体の固化部分
１２、１１２…主回転体本体
１１２Ａ、１２２Ａ、１２３Ａ…冷却水通路
１１４…第１金属膜
１１６…第２金属膜
２０、１２０、１２１…従ロール
２２、１２２、１２３…従回転体本体
１２４…フレキシブルスリーブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのロールを備えて、該ロール間に被成形体を通過させてシート状に成形するシート成形装置において、
前記ロールのうち少なくとも一方は、自身の内部が前記被成形体のガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度の金属製の回転体本体と、該回転体本体の外周を覆う該回転体本体よりも熱伝導率が低い第１金属膜と、を備える
ことを特徴とするシート成形装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１金属膜の外周に、更に、第２金属膜が設けられている
ことを特徴とするシート成形装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記第１金属膜は、チタン合金が溶射されることによって成形されている
ことを特徴とするシート成形装置。
【請求項４】
請求項２又は３において、
前記第２金属膜は、電気めっき又は溶射されることによって成形されている
ことを特徴とするシート成形装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記第１金属膜若しくは第２金属膜が設けられた前記ロールの表面には、前記被成形体をシート状に成形する際に該被成形体に転写される微細構造が成形されている
ことを特徴とするシート成形装置。
【請求項１】
２つのロールを備えて、該ロール間に被成形体を通過させてシート状に成形するシート成形装置において、
前記ロールのうち少なくとも一方は、自身の内部が前記被成形体のガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度の金属製の回転体本体と、該回転体本体の外周を覆う該回転体本体よりも熱伝導率が低い第１金属膜と、を備える
ことを特徴とするシート成形装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１金属膜の外周に、更に、第２金属膜が設けられている
ことを特徴とするシート成形装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記第１金属膜は、チタン合金が溶射されることによって成形されている
ことを特徴とするシート成形装置。
【請求項４】
請求項２又は３において、
前記第２金属膜は、電気めっき又は溶射されることによって成形されている
ことを特徴とするシート成形装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記第１金属膜若しくは第２金属膜が設けられた前記ロールの表面には、前記被成形体をシート状に成形する際に該被成形体に転写される微細構造が成形されている
ことを特徴とするシート成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−３６５６４（Ｐ２０１０−３６５６４Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０５７９１（Ｐ２００８−２０５７９１）
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【出願人】（３０３０５０３５５）住友重機械モダン株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【出願人】（３０３０５０３５５）住友重機械モダン株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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