ロールスタンパ
【課題】スリーブのマンドレルへの装着性が良好であり、かつスリーブのがたつきが抑えられたロールスタンパを提供する。
【解決手段】マンドレル１０と、マンドレル１０の先端側から基端側に向かってマンドレル１０の外周に着脱可能に装着されるスリーブ４０とを有し、スリーブ４０の外周面５０に形成された微細凹凸構造を被転写体に転写するロールスタンパ１であって、マンドレル１０が、マンドレル１０の先端側にあるスリーブ４０の開口部（小径開口部４２）に対応する部分（小径部１８）の外径よりも、マンドレル１０の基端側にあるスリーブ４０の開口部（大径開口部４６、フランジ受け部４８）に対応する部分（大径部２２、フランジ部２４）の外径が大きくされ、スリーブ４０とマンドレル１０との隙間が、スリーブ４０の両端の開口部よりも、これらの間のスリーブ中間部４４において広くされている。
【解決手段】マンドレル１０と、マンドレル１０の先端側から基端側に向かってマンドレル１０の外周に着脱可能に装着されるスリーブ４０とを有し、スリーブ４０の外周面５０に形成された微細凹凸構造を被転写体に転写するロールスタンパ１であって、マンドレル１０が、マンドレル１０の先端側にあるスリーブ４０の開口部（小径開口部４２）に対応する部分（小径部１８）の外径よりも、マンドレル１０の基端側にあるスリーブ４０の開口部（大径開口部４６、フランジ受け部４８）に対応する部分（大径部２２、フランジ部２４）の外径が大きくされ、スリーブ４０とマンドレル１０との隙間が、スリーブ４０の両端の開口部よりも、これらの間のスリーブ中間部４４において広くされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周面に形成された微細凹凸構造を被転写体に転写するロールスタンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光波長以下の周期の微細凹凸構造を表面に有する光学フィルムは、反射防止機能等を発現することから、その有用性が注目されている。特に、モスアイ（Ｍｏｔｈ−Ｅｙｅ）構造と呼ばれる微細凹凸構造は、空気の屈折率から材料の屈折率に連続的に増大していくことで有効な反射防止機能を発現することが知られている。
【０００３】
微細凹凸構造を表面に有する光学フィルムの製造方法としては、基材フィルム（被転写体）の表面に、スタンパの表面に形成された微細凹凸構造を転写するインプリント法が挙げられる。該インプリント法としては、例えば、下記の方法が知られている（特許文献１）。
複数の細孔を有する陽極酸化アルミナが表面に形成されたロールスタンパと、透明な基材フィルムとの間に、紫外線硬化性樹脂が介在した状態で、紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射し、紫外線硬化性樹脂を硬化させた後、硬化樹脂とともに基材フィルムをロールスタンパから剥離する光インプリント法。
【０００４】
該ロールスタンパは、中空円柱状のアルミニウム基材の外周面に、複数の細孔を有する陽極酸化アルミナが形成されたスリーブを、円柱状のマンドレル（軸芯）の外周に装着したものである。
該ロールスタンパにおいては、スリーブとマンドレルとの隙間は、スリーブのがたつきを抑えるため、３０〜１６０μｍ程度とされる。また、アルミニウム基材の外周面に、規則性が高く、かつサイズのばらつきの小さい複数の細孔を有する陽極酸化アルミナを形成するためには、アルミニウム基材として純アルミニウム（純度９９％以上）のものを用いる必要がある。
【０００５】
しかし、純アルミニウムは、アルミニウム合金に比べ柔らかいため、ロールスタンパの大面積化のためにスリーブを長くしたり、スリーブの軽量化のためにスリーブを肉薄にしたりすると、中空円柱状のスリーブの中心軸が曲がりやすくなる。
そして、スリーブとマンドレルとの隙間が３０〜１６０μｍ程度しかないため、スリーブの中心軸がわずかにでも曲がってしまうと、スリーブをマンドレルに装着できなくなるという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７４００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、スリーブのマンドレルへの装着性が良好であり、かつスリーブのがたつきが抑えられたロールスタンパを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のロールスタンパは、円柱状のマンドレルと、該マンドレルの先端側から基端側に向かって該マンドレルの外周に着脱可能に装着される中空円柱状のスリーブとを有し、該スリーブの外周面に形成された微細凹凸構造を被転写体に転写するロールスタンパであって、前記マンドレルが、該マンドレルの先端側にある前記スリーブの開口部に対応する部分の外径よりも、該マンドレルの基端側にある前記スリーブの開口部に対応する部分の外径が大きくされ、前記スリーブと前記マンドレルとの隙間が、前記スリーブの両端の開口部よりも、これらの間の中間部において広くされていることを特徴とする。
【０００９】
前記スリーブは、純度９９％以上のアルミニウムからなる中空円柱状のアルミニウム基材の外周面に、複数の細孔を有する陽極酸化アルミナが形成されたものであることが好ましい。
前記スリーブの両端の開口部における前記スリーブと前記マンドレルとの隙間は、４０〜１２０μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のロールスタンパは、スリーブのマンドレルへの装着性が良好であり、かつスリーブのがたつきが抑えられたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のロールスタンパの一例を示す断面図である。
【図２】本発明におけるマンドレルの一例を示す断面図である。
【図３】本発明におけるマンドレルの一例を示す側面図である。
【図４】本発明におけるスリーブの一例を示す断面図である。
【図５】アルミニウム基材の外周面に、複数の細孔を有する陽極酸化アルミナが形成されたスリーブの製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（ロールスタンパ）
図１は、本発明のロールスタンパの一例を示す断面図である。ロールスタンパ１は、円柱状のマンドレル１０と、該マンドレル１０の先端側から基端側に向かって該マンドレル１０の外周に着脱可能に装着される中空円柱状のスリーブ４０と、マンドレル１０の先端側のスリーブ４０の端部に当接する、スリーブ４０の抜けを防止するための締め付けネジ６０とを有するものである。
【００１３】
マンドレル１０は、図１および図２に示すように、中空円柱状のマンドレル本体部１２と、マンドレル本体部１２の開口部に一方の端部が挿入され、マンドレル本体部１２からマンドレル１０の先端側に向かって延びる円柱状の軸受け部１４と、マンドレル本体部１２の開口部に一方の端部が挿入され、マンドレル本体部１２からマンドレル１０の基端側に向かって延びる円柱状の軸受け部１６とを有する。
【００１４】
マンドレル本体部１２は、マンドレル１０の先端側から順に、マンドレル１０の先端側にあるスリーブ４０の小径開口部４２と略嵌合する小径部１８と、小径部１８よりも外径が大きくされたマンドレル中間部２０と、マンドレル１０の基端側にあるスリーブ４０の大径開口部４６と略嵌合する、マンドレル中間部２０よりも外径が大きくされた大径部２２と、マンドレル１０の基端側にあるスリーブ４０のフランジ受け部４８と略嵌合する、大径部２２よりも外径が大きくされたフランジ部２４とを有する。
【００１５】
マンドレル中間部２０は、温調水を充填する空間２６が形成されている。また、図３に示すように、マンドレル１０の先端側の空間２６の端部には、温調水導入孔３０が複数穿設され（図示では１ヶ所）、マンドレル１０の基端側の空間２６の端部には、温調水導出孔３２が複数穿設されている。
【００１６】
軸受け部１４および軸受け部１６の外径は、マンドレル本体部１２の小径部１８よりも小さくされている。
軸受け部１４には、中心軸に沿って延びる温調水供給孔３４が穿設され、該温調水供給孔３４の終端は、マンドレル中間部２０の温調水導入孔３０に連通している。また、軸受け部１６には、中心軸に沿って延びる温調水排出孔３６が穿設され、該温調水排出孔３６の始端は、マンドレル中間部２０の温調水導出孔３２に連通している。
【００１７】
スリーブ４０は、図１および図４に示すように、マンドレル１０の先端側から順に、マンドレル本体部１２の小径部１８と略嵌合する小径開口部４２と、小径開口部４２よりも内径が大きくされたスリーブ中間部４４と、マンドレル本体部１２の大径部２２と略嵌合する、スリーブ中間部４４よりも内径が大きくされた大径開口部４６と、マンドレル本体部１２のフランジ部２４と略嵌合する、大径開口部４６よりも内径が大きくされたフランジ受け部４８とを有する。
スリーブ中間部４４は、スリーブ４０の両端部よりも外径が大きくされ、スリーブ中間部４４の外周面５０には、微細凹凸構造が形成されている。
【００１８】
スリーブ４０においては、マンドレル１０の先端側から基端側に向かって段階的に内径が大きくされ、これに対応して、マンドレル１０においても、マンドレル１０の先端側から基端側に向かって段階的に外径が大きくされ、結果的に、マンドレル１０の先端側にあるスリーブ４０の開口部（小径開口部４２）に対応する部分（小径部１８）の外径よりも、マンドレル１０の基端側にあるスリーブ４０の開口部（大径開口部４６およびフランジ受け部４８）に対応する部分（大径部２２およびフランジ部２４）の外径が大きくされている。このような基端側から先端側に向かって縮径する構造によって、スリーブ４０のマンドレル１０への装着およびマンドレル１０からの取り外しが容易となる。
【００１９】
また、スリーブ４０とマンドレル１０との隙間が、スリーブ４０の小径開口部４２および大径開口部４６よりも、これらの間のスリーブ中間部４４において広くされている。スリーブ４０とマンドレル１０との隙間がスリーブ中間部４４において広くされていることによって、ロールスタンパ１の大面積化のためにスリーブ４０を長くしたり、スリーブ４０の軽量化のためにスリーブ４０を肉薄にしたりした際に、スリーブ４０の中心軸が曲がったとしても、スリーブ４０のマンドレル１０への装着が可能である。
【００２０】
また、スリーブ４０とマンドレル１０との隙間が、スリーブ中間部４４よりも、これらの両側のスリーブ４０の小径開口部４２および大径開口部４６において狭くされていることによって、スリーブ４０の両端の開口部においてスリーブ４０とマンドレル１０とがほぼ嵌合に近い状態となり、スリーブ４０のがたつきが抑えられる。
【００２１】
スリーブ４０の小径開口部４２、大径開口部４６およびフランジ受け部４８におけるスリーブ４０とマンドレル１０との隙間は、４０〜１２０μｍであることが好ましく、４０〜８０μｍであることがより好ましい。該隙間が４０μｍ以上であれば、スリーブ４０のマンドレル１０への装着およびマンドレル１０からの取り外しがさらに容易となる。該隙間が１２０μｍ以下であれば、スリーブ４０のがたつきが充分に抑えられる。なお、スリーブ４０の両端の開口部においてスリーブ４０とマンドレル１０との間に若干の隙間があっても、スリーブ４０の両端の開口部においてスリーブ４０とマンドレル１０との間にＯリング５２、Ｏリング５４が介在しているため、マンドレル中間部２０の温調水の空間２６を流れる温調水が、該隙間から流れ出ることはない。
【００２２】
（スリーブの製造方法）
スリーブ４０としては、純度９９％以上のアルミニウムからなる中空円柱状のアルミニウム基材の外周面に、複数の細孔を有する陽極酸化アルミナ（アルミニウムの酸化皮膜（アルマイト））が形成されたものが好ましい。以下、該スリーブ４０の製造方法の一例について説明する。
【００２３】
スリーブ４０の製造方法としては、大面積化が可能であり、かつ作製が簡便である点から、下記の工程（ａ）〜（ｆ）を有する方法が好ましい。
（ａ）中空円柱状のアルミニウム基材を電解液中、定電圧下で陽極酸化して、外周面に酸化皮膜を形成する工程。
（ｂ）酸化皮膜を除去し、陽極酸化の細孔発生点を形成する工程。
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、電解液中、再度陽極酸化し、細孔発生点に細孔を有する酸化皮膜を形成する工程。
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、細孔の径を拡大させる工程。
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、電解液中、再度陽極酸化する工程。
（ｆ）前記工程（ｄ）と工程（ｅ）を繰り返し行う工程。
【００２４】
工程（ａ）：
図５に示すように、アルミニウム基材６４を陽極酸化すると、細孔６６を有する酸化皮膜６８が形成される。アルミニウムの純度は、９９％以上であり、９９．５％以上が好ましく、９９．８％以上がより好ましい。アルミニウムの純度が低いと、陽極酸化した時に、不純物の偏析により可視光線を散乱する大きさの凹凸構造が形成されたり、陽極酸化で得られる細孔の規則性が低下したりする。電解液としては、シュウ酸、硫酸等が挙げられる。
【００２５】
＜シュウ酸を電解液として用いる場合＞
シュウ酸の濃度は、０．７Ｍ以下が好ましい。シュウ酸の濃度が０．７Ｍを超えると、電流値が高くなりすぎて酸化皮膜の表面が粗くなることがある。
化成電圧が３０〜６０Ｖの時、周期が１００ｎｍの規則性の高い細孔を有する陽極酸化アルミナを得ることができる。化成電圧がこの範囲より高くても低くても規則性が低下する傾向にある。
電解液の温度は、６０℃以下が好ましく、４５℃以下がより好ましい。電解液の温度が６０℃を超えると、いわゆる「ヤケ」といわれる現象がおこり、細孔が壊れたり、表面が溶けて細孔の規則性が乱れたりすることがある。
【００２６】
＜硫酸を電解液として用いる場合＞
硫酸の濃度は０．７Ｍ以下が好ましい。硫酸の濃度が０．７Ｍを超えると、電流値が高くなりすぎて定電圧を維持できなくなることがある。
化成電圧が２５〜３０Ｖの時、周期が６３ｎｍの規則性の高い細孔を有する陽極酸化アルミナを得ることができる。化成電圧がこの範囲より高くても低くても規則性が低下する傾向がある。
電解液の温度は、３０℃以下が好ましく、２０℃以下がよりに好ましい。電解液の温度が３０℃を超えると、いわゆる「ヤケ」といわれる現象がおこり、細孔が壊れたり、表面が溶けて細孔の規則性が乱れたりすることがある。
【００２７】
工程（ｂ）：
図５に示すように、酸化皮膜６８を一旦除去し、これを陽極酸化の細孔発生点７０にすることで細孔の規則性を向上することができる。
【００２８】
酸化皮膜を除去する方法としては、アルミニウムを溶解せず、酸化皮膜を選択的に溶解する溶液に溶解させて除去する方法が挙げられる。このような溶液としては、例えば、クロム酸／リン酸混合液等が挙げられる。
【００２９】
工程（ｃ）：
図５に示すように、酸化皮膜を除去したアルミニウム基材６４を再度、陽極酸化すると、円柱状の細孔６６を有する酸化皮膜６８が形成される。
陽極酸化は、工程（ａ）と同様な条件で行えばよい。陽極酸化の時間を長くするほど深い細孔を得ることができる。
【００３０】
工程（ｄ）：
図５に示すように、細孔６６の径を拡大させる処理（以下、細孔径拡大処理と記す。）を行う。細孔径拡大処理は、酸化皮膜を溶解する溶液に浸漬して陽極酸化で得られた細孔の径を拡大させる処理である。このような溶液としては、例えば、５質量％程度のリン酸水溶液等が挙げられる。
細孔径拡大処理の時間を長くするほど、細孔径は大きくなる。
【００３１】
工程（ｅ）：
図５に示すように、再度、陽極酸化すると、円柱状の細孔６６の底部から下に延びる、直径の小さい円柱状の細孔６６がさらに形成される。
陽極酸化は、工程（ａ）と同様な条件で行えばよい。陽極酸化の時間を長くするほど深い細孔を得ることができる。
【００３２】
工程（ｆ）：
図５に示すように、工程（ｄ）の細孔径拡大処理と、工程（ｅ）の陽極酸化を繰り返すと、直径が開口部から深さ方向に連続的に減少する形状の細孔６６を有する陽極酸化アルミナ（アルミニウムの多孔質の酸化皮膜（アルマイト））が形成され、外周面に微細凹凸構造を有するスリーブ４０が得られる。最後は工程（ｄ）で終わることが好ましい。
繰り返し回数は、合計で３回以上が好ましく、５回以上がより好ましい。繰り返し回数が２回以下では、非連続的に細孔の直径が減少するため、このような細孔を転写して製造され光学フィルムの反射率低減効果は不充分である。
【００３３】
細孔６６の形状としては、略円錐形状、角錐形状等が挙げられる。
細孔６６間の平均周期は、可視光線の波長以下、すなわち４００ｎｍ以下である。細孔６６間の平均周期は、２５ｎｍ以上が好ましい。
【００３４】
細孔６６の深さは、１００〜５００ｎｍが好ましく、１５０〜４００ｎｍがより好ましい。細孔６６のアスペクト比（細孔の深さ／細孔の開口部の幅）は、１．５以上が好ましく、２．０以上がより好ましい。図５に示すような細孔６６を転写して製造された光学フィルムの表面は、いわゆるモスアイ構造となる。
【００３５】
スリーブ４０の外周面は、被転写体との分離が容易になるように、離型剤で処理されていてもよい。離型剤としては、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フッ素化合物等が挙げられ、離型性に優れる点、スリーブ４０との密着性に優れる点から、加水分解性シリル基を有するフッ素化合物が好ましい。フッ素化合物の市販品としてはフルオロアルキルシラン、ダイキン工業社製の「オプツール」シリーズが挙げられる。
【００３６】
以上説明したロールスタンパ１にあっては、マンドレル１０の先端側にあるスリーブ４０の開口部（小径開口部４２）に対応する部分（小径部１８）の外径よりも、マンドレル１０の基端側にあるスリーブ４０の開口部（大径開口部４６およびフランジ受け部４８）に対応する部分（大径部２２およびフランジ部２４）の外径が大きくされ、かつスリーブ４０とマンドレル１０との隙間が、スリーブ４０の小径開口部４２および大径開口部４６よりも、これらの間のスリーブ中間部４４において広くされているため、スリーブ４０のマンドレル１０への装着性が良好であり、かつスリーブ４０のがたつきが抑えられたものとなる。
【００３７】
なお、本発明のロールスタンパは、マンドレルが、該マンドレルの先端側にあるスリーブの開口部に対応する部分の外径よりも、該マンドレルの基端側にあるスリーブの開口部に対応する部分の外径が大きくされ、スリーブとマンドレルとの隙間が、スリーブの両端の開口部よりも、これらの間の中間部において広くされているものであればよく、図示例のロールスタンパ１に限定はされない。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
〔実施例１〕
円柱状のアルミニウム（純度９９．９９％）を切削加工して、図４に示すスリーブ４０と同じ、中空円柱状のアルミニウム基材（長さ：３２０ｍｍ、外周面５０における外径：φ２００ｍｍ、小径開口部４２の内径：１３５ｍｍ、スリーブ中間部４４の内径：１５６ｍｍ、大径開口部４６の内径：１６０ｍｍ、フランジ受け部４８の内径：１８２ｍｍ）を作製した。
【００３９】
ついで、アルミニウム基材を、０．３Ｍシュウ酸水溶液中で、浴温：１６℃、直流：４０Ｖの条件下で３０分間陽極酸化を行い、酸化皮膜（厚さ：３μｍ）を形成した（工程（ａ））。形成された酸化皮膜を、６質量％のリン酸と１．８質量％のクロム酸混合水溶液中で一旦溶解除去した（工程（ｂ））後、再び工程（ａ）と同一条件下において、４５秒間陽極酸化を行い、酸化皮膜を形成した（工程（ｃ））。
【００４０】
その後、５質量％リン酸水溶液（３２℃）中に８分間浸漬して、酸化皮膜の細孔を拡径する孔径拡大処理（工程（ｄ））を施した。
さらに、工程（ａ）と同一条件下において、４５秒間陽極酸化を行い、酸化皮膜を形成した（工程（ｅ））。
さらに工程（ｄ）と工程（ｅ）を繰り返し、工程（ｄ）を合計で５回、工程（ｅ）を合計で４回行った（工程（ｆ））。アルミニウム基材の外周面に、周期：１００ｎｍ、深さ：１９０ｎｍの略円錐形状のテーパ状の細孔を有する陽極酸化アルミナが形成されたスリーブ４０を得た。
ついで、離型剤（ダイキン工業社製、オプツールＤＳＸ（商品名））の０．１質量％溶液にスリーブ４０を１０分間ディッピングし、２４時間風乾して離型処理を行った。
【００４１】
これとは別に、図２および図３に示す、ステンレス鋼製のマンドレル１０（小径部１８の外径：１３５ｍｍ、マンドレル中間部２０の外径：１５４ｍｍ、大径部２２の外径：１６０ｍｍ、フランジ部２４の外径：１８２ｍｍ）を作製した。なお、スリーブ４０の小径開口部４２、大径開口部４６およびフランジ受け部４８におけるスリーブ４０とマンドレル１０との隙間が８０μｍとなるように、マンドレル１０の小径部１８、大径部２２およびフランジ部２４の外径は若干小さくされている。
【００４２】
スリーブ４０を、マンドレル１０の先端側から基端側に向かって該マンドレル１０の外周に装着したところ、スムーズに装着することができた。また、装着後のスリーブ４０が、がたつくこともなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のロールスタンパは、モスアイ構造と呼ばれる微細凹凸構造を表面に有する光学フィルムの製造に有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ロールスタンパ
１０ マンドレル
１２ マンドレル本体部
１８ 小径部
２０ マンドレル中間部
２２ 大径部
２４ フランジ部
４０ スリーブ
４２ 小径開口部
４４ スリーブ中間部
４６ 大径開口部
４８ フランジ受け部
５０ 外周面
６４ アルミニウム基材
６６ 細孔
６８ 酸化皮膜（陽極酸化アルミナ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周面に形成された微細凹凸構造を被転写体に転写するロールスタンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光波長以下の周期の微細凹凸構造を表面に有する光学フィルムは、反射防止機能等を発現することから、その有用性が注目されている。特に、モスアイ（Ｍｏｔｈ−Ｅｙｅ）構造と呼ばれる微細凹凸構造は、空気の屈折率から材料の屈折率に連続的に増大していくことで有効な反射防止機能を発現することが知られている。
【０００３】
微細凹凸構造を表面に有する光学フィルムの製造方法としては、基材フィルム（被転写体）の表面に、スタンパの表面に形成された微細凹凸構造を転写するインプリント法が挙げられる。該インプリント法としては、例えば、下記の方法が知られている（特許文献１）。
複数の細孔を有する陽極酸化アルミナが表面に形成されたロールスタンパと、透明な基材フィルムとの間に、紫外線硬化性樹脂が介在した状態で、紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射し、紫外線硬化性樹脂を硬化させた後、硬化樹脂とともに基材フィルムをロールスタンパから剥離する光インプリント法。
【０００４】
該ロールスタンパは、中空円柱状のアルミニウム基材の外周面に、複数の細孔を有する陽極酸化アルミナが形成されたスリーブを、円柱状のマンドレル（軸芯）の外周に装着したものである。
該ロールスタンパにおいては、スリーブとマンドレルとの隙間は、スリーブのがたつきを抑えるため、３０〜１６０μｍ程度とされる。また、アルミニウム基材の外周面に、規則性が高く、かつサイズのばらつきの小さい複数の細孔を有する陽極酸化アルミナを形成するためには、アルミニウム基材として純アルミニウム（純度９９％以上）のものを用いる必要がある。
【０００５】
しかし、純アルミニウムは、アルミニウム合金に比べ柔らかいため、ロールスタンパの大面積化のためにスリーブを長くしたり、スリーブの軽量化のためにスリーブを肉薄にしたりすると、中空円柱状のスリーブの中心軸が曲がりやすくなる。
そして、スリーブとマンドレルとの隙間が３０〜１６０μｍ程度しかないため、スリーブの中心軸がわずかにでも曲がってしまうと、スリーブをマンドレルに装着できなくなるという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７４００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、スリーブのマンドレルへの装着性が良好であり、かつスリーブのがたつきが抑えられたロールスタンパを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のロールスタンパは、円柱状のマンドレルと、該マンドレルの先端側から基端側に向かって該マンドレルの外周に着脱可能に装着される中空円柱状のスリーブとを有し、該スリーブの外周面に形成された微細凹凸構造を被転写体に転写するロールスタンパであって、前記マンドレルが、該マンドレルの先端側にある前記スリーブの開口部に対応する部分の外径よりも、該マンドレルの基端側にある前記スリーブの開口部に対応する部分の外径が大きくされ、前記スリーブと前記マンドレルとの隙間が、前記スリーブの両端の開口部よりも、これらの間の中間部において広くされていることを特徴とする。
【０００９】
前記スリーブは、純度９９％以上のアルミニウムからなる中空円柱状のアルミニウム基材の外周面に、複数の細孔を有する陽極酸化アルミナが形成されたものであることが好ましい。
前記スリーブの両端の開口部における前記スリーブと前記マンドレルとの隙間は、４０〜１２０μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のロールスタンパは、スリーブのマンドレルへの装着性が良好であり、かつスリーブのがたつきが抑えられたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のロールスタンパの一例を示す断面図である。
【図２】本発明におけるマンドレルの一例を示す断面図である。
【図３】本発明におけるマンドレルの一例を示す側面図である。
【図４】本発明におけるスリーブの一例を示す断面図である。
【図５】アルミニウム基材の外周面に、複数の細孔を有する陽極酸化アルミナが形成されたスリーブの製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（ロールスタンパ）
図１は、本発明のロールスタンパの一例を示す断面図である。ロールスタンパ１は、円柱状のマンドレル１０と、該マンドレル１０の先端側から基端側に向かって該マンドレル１０の外周に着脱可能に装着される中空円柱状のスリーブ４０と、マンドレル１０の先端側のスリーブ４０の端部に当接する、スリーブ４０の抜けを防止するための締め付けネジ６０とを有するものである。
【００１３】
マンドレル１０は、図１および図２に示すように、中空円柱状のマンドレル本体部１２と、マンドレル本体部１２の開口部に一方の端部が挿入され、マンドレル本体部１２からマンドレル１０の先端側に向かって延びる円柱状の軸受け部１４と、マンドレル本体部１２の開口部に一方の端部が挿入され、マンドレル本体部１２からマンドレル１０の基端側に向かって延びる円柱状の軸受け部１６とを有する。
【００１４】
マンドレル本体部１２は、マンドレル１０の先端側から順に、マンドレル１０の先端側にあるスリーブ４０の小径開口部４２と略嵌合する小径部１８と、小径部１８よりも外径が大きくされたマンドレル中間部２０と、マンドレル１０の基端側にあるスリーブ４０の大径開口部４６と略嵌合する、マンドレル中間部２０よりも外径が大きくされた大径部２２と、マンドレル１０の基端側にあるスリーブ４０のフランジ受け部４８と略嵌合する、大径部２２よりも外径が大きくされたフランジ部２４とを有する。
【００１５】
マンドレル中間部２０は、温調水を充填する空間２６が形成されている。また、図３に示すように、マンドレル１０の先端側の空間２６の端部には、温調水導入孔３０が複数穿設され（図示では１ヶ所）、マンドレル１０の基端側の空間２６の端部には、温調水導出孔３２が複数穿設されている。
【００１６】
軸受け部１４および軸受け部１６の外径は、マンドレル本体部１２の小径部１８よりも小さくされている。
軸受け部１４には、中心軸に沿って延びる温調水供給孔３４が穿設され、該温調水供給孔３４の終端は、マンドレル中間部２０の温調水導入孔３０に連通している。また、軸受け部１６には、中心軸に沿って延びる温調水排出孔３６が穿設され、該温調水排出孔３６の始端は、マンドレル中間部２０の温調水導出孔３２に連通している。
【００１７】
スリーブ４０は、図１および図４に示すように、マンドレル１０の先端側から順に、マンドレル本体部１２の小径部１８と略嵌合する小径開口部４２と、小径開口部４２よりも内径が大きくされたスリーブ中間部４４と、マンドレル本体部１２の大径部２２と略嵌合する、スリーブ中間部４４よりも内径が大きくされた大径開口部４６と、マンドレル本体部１２のフランジ部２４と略嵌合する、大径開口部４６よりも内径が大きくされたフランジ受け部４８とを有する。
スリーブ中間部４４は、スリーブ４０の両端部よりも外径が大きくされ、スリーブ中間部４４の外周面５０には、微細凹凸構造が形成されている。
【００１８】
スリーブ４０においては、マンドレル１０の先端側から基端側に向かって段階的に内径が大きくされ、これに対応して、マンドレル１０においても、マンドレル１０の先端側から基端側に向かって段階的に外径が大きくされ、結果的に、マンドレル１０の先端側にあるスリーブ４０の開口部（小径開口部４２）に対応する部分（小径部１８）の外径よりも、マンドレル１０の基端側にあるスリーブ４０の開口部（大径開口部４６およびフランジ受け部４８）に対応する部分（大径部２２およびフランジ部２４）の外径が大きくされている。このような基端側から先端側に向かって縮径する構造によって、スリーブ４０のマンドレル１０への装着およびマンドレル１０からの取り外しが容易となる。
【００１９】
また、スリーブ４０とマンドレル１０との隙間が、スリーブ４０の小径開口部４２および大径開口部４６よりも、これらの間のスリーブ中間部４４において広くされている。スリーブ４０とマンドレル１０との隙間がスリーブ中間部４４において広くされていることによって、ロールスタンパ１の大面積化のためにスリーブ４０を長くしたり、スリーブ４０の軽量化のためにスリーブ４０を肉薄にしたりした際に、スリーブ４０の中心軸が曲がったとしても、スリーブ４０のマンドレル１０への装着が可能である。
【００２０】
また、スリーブ４０とマンドレル１０との隙間が、スリーブ中間部４４よりも、これらの両側のスリーブ４０の小径開口部４２および大径開口部４６において狭くされていることによって、スリーブ４０の両端の開口部においてスリーブ４０とマンドレル１０とがほぼ嵌合に近い状態となり、スリーブ４０のがたつきが抑えられる。
【００２１】
スリーブ４０の小径開口部４２、大径開口部４６およびフランジ受け部４８におけるスリーブ４０とマンドレル１０との隙間は、４０〜１２０μｍであることが好ましく、４０〜８０μｍであることがより好ましい。該隙間が４０μｍ以上であれば、スリーブ４０のマンドレル１０への装着およびマンドレル１０からの取り外しがさらに容易となる。該隙間が１２０μｍ以下であれば、スリーブ４０のがたつきが充分に抑えられる。なお、スリーブ４０の両端の開口部においてスリーブ４０とマンドレル１０との間に若干の隙間があっても、スリーブ４０の両端の開口部においてスリーブ４０とマンドレル１０との間にＯリング５２、Ｏリング５４が介在しているため、マンドレル中間部２０の温調水の空間２６を流れる温調水が、該隙間から流れ出ることはない。
【００２２】
（スリーブの製造方法）
スリーブ４０としては、純度９９％以上のアルミニウムからなる中空円柱状のアルミニウム基材の外周面に、複数の細孔を有する陽極酸化アルミナ（アルミニウムの酸化皮膜（アルマイト））が形成されたものが好ましい。以下、該スリーブ４０の製造方法の一例について説明する。
【００２３】
スリーブ４０の製造方法としては、大面積化が可能であり、かつ作製が簡便である点から、下記の工程（ａ）〜（ｆ）を有する方法が好ましい。
（ａ）中空円柱状のアルミニウム基材を電解液中、定電圧下で陽極酸化して、外周面に酸化皮膜を形成する工程。
（ｂ）酸化皮膜を除去し、陽極酸化の細孔発生点を形成する工程。
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、電解液中、再度陽極酸化し、細孔発生点に細孔を有する酸化皮膜を形成する工程。
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、細孔の径を拡大させる工程。
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、電解液中、再度陽極酸化する工程。
（ｆ）前記工程（ｄ）と工程（ｅ）を繰り返し行う工程。
【００２４】
工程（ａ）：
図５に示すように、アルミニウム基材６４を陽極酸化すると、細孔６６を有する酸化皮膜６８が形成される。アルミニウムの純度は、９９％以上であり、９９．５％以上が好ましく、９９．８％以上がより好ましい。アルミニウムの純度が低いと、陽極酸化した時に、不純物の偏析により可視光線を散乱する大きさの凹凸構造が形成されたり、陽極酸化で得られる細孔の規則性が低下したりする。電解液としては、シュウ酸、硫酸等が挙げられる。
【００２５】
＜シュウ酸を電解液として用いる場合＞
シュウ酸の濃度は、０．７Ｍ以下が好ましい。シュウ酸の濃度が０．７Ｍを超えると、電流値が高くなりすぎて酸化皮膜の表面が粗くなることがある。
化成電圧が３０〜６０Ｖの時、周期が１００ｎｍの規則性の高い細孔を有する陽極酸化アルミナを得ることができる。化成電圧がこの範囲より高くても低くても規則性が低下する傾向にある。
電解液の温度は、６０℃以下が好ましく、４５℃以下がより好ましい。電解液の温度が６０℃を超えると、いわゆる「ヤケ」といわれる現象がおこり、細孔が壊れたり、表面が溶けて細孔の規則性が乱れたりすることがある。
【００２６】
＜硫酸を電解液として用いる場合＞
硫酸の濃度は０．７Ｍ以下が好ましい。硫酸の濃度が０．７Ｍを超えると、電流値が高くなりすぎて定電圧を維持できなくなることがある。
化成電圧が２５〜３０Ｖの時、周期が６３ｎｍの規則性の高い細孔を有する陽極酸化アルミナを得ることができる。化成電圧がこの範囲より高くても低くても規則性が低下する傾向がある。
電解液の温度は、３０℃以下が好ましく、２０℃以下がよりに好ましい。電解液の温度が３０℃を超えると、いわゆる「ヤケ」といわれる現象がおこり、細孔が壊れたり、表面が溶けて細孔の規則性が乱れたりすることがある。
【００２７】
工程（ｂ）：
図５に示すように、酸化皮膜６８を一旦除去し、これを陽極酸化の細孔発生点７０にすることで細孔の規則性を向上することができる。
【００２８】
酸化皮膜を除去する方法としては、アルミニウムを溶解せず、酸化皮膜を選択的に溶解する溶液に溶解させて除去する方法が挙げられる。このような溶液としては、例えば、クロム酸／リン酸混合液等が挙げられる。
【００２９】
工程（ｃ）：
図５に示すように、酸化皮膜を除去したアルミニウム基材６４を再度、陽極酸化すると、円柱状の細孔６６を有する酸化皮膜６８が形成される。
陽極酸化は、工程（ａ）と同様な条件で行えばよい。陽極酸化の時間を長くするほど深い細孔を得ることができる。
【００３０】
工程（ｄ）：
図５に示すように、細孔６６の径を拡大させる処理（以下、細孔径拡大処理と記す。）を行う。細孔径拡大処理は、酸化皮膜を溶解する溶液に浸漬して陽極酸化で得られた細孔の径を拡大させる処理である。このような溶液としては、例えば、５質量％程度のリン酸水溶液等が挙げられる。
細孔径拡大処理の時間を長くするほど、細孔径は大きくなる。
【００３１】
工程（ｅ）：
図５に示すように、再度、陽極酸化すると、円柱状の細孔６６の底部から下に延びる、直径の小さい円柱状の細孔６６がさらに形成される。
陽極酸化は、工程（ａ）と同様な条件で行えばよい。陽極酸化の時間を長くするほど深い細孔を得ることができる。
【００３２】
工程（ｆ）：
図５に示すように、工程（ｄ）の細孔径拡大処理と、工程（ｅ）の陽極酸化を繰り返すと、直径が開口部から深さ方向に連続的に減少する形状の細孔６６を有する陽極酸化アルミナ（アルミニウムの多孔質の酸化皮膜（アルマイト））が形成され、外周面に微細凹凸構造を有するスリーブ４０が得られる。最後は工程（ｄ）で終わることが好ましい。
繰り返し回数は、合計で３回以上が好ましく、５回以上がより好ましい。繰り返し回数が２回以下では、非連続的に細孔の直径が減少するため、このような細孔を転写して製造され光学フィルムの反射率低減効果は不充分である。
【００３３】
細孔６６の形状としては、略円錐形状、角錐形状等が挙げられる。
細孔６６間の平均周期は、可視光線の波長以下、すなわち４００ｎｍ以下である。細孔６６間の平均周期は、２５ｎｍ以上が好ましい。
【００３４】
細孔６６の深さは、１００〜５００ｎｍが好ましく、１５０〜４００ｎｍがより好ましい。細孔６６のアスペクト比（細孔の深さ／細孔の開口部の幅）は、１．５以上が好ましく、２．０以上がより好ましい。図５に示すような細孔６６を転写して製造された光学フィルムの表面は、いわゆるモスアイ構造となる。
【００３５】
スリーブ４０の外周面は、被転写体との分離が容易になるように、離型剤で処理されていてもよい。離型剤としては、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フッ素化合物等が挙げられ、離型性に優れる点、スリーブ４０との密着性に優れる点から、加水分解性シリル基を有するフッ素化合物が好ましい。フッ素化合物の市販品としてはフルオロアルキルシラン、ダイキン工業社製の「オプツール」シリーズが挙げられる。
【００３６】
以上説明したロールスタンパ１にあっては、マンドレル１０の先端側にあるスリーブ４０の開口部（小径開口部４２）に対応する部分（小径部１８）の外径よりも、マンドレル１０の基端側にあるスリーブ４０の開口部（大径開口部４６およびフランジ受け部４８）に対応する部分（大径部２２およびフランジ部２４）の外径が大きくされ、かつスリーブ４０とマンドレル１０との隙間が、スリーブ４０の小径開口部４２および大径開口部４６よりも、これらの間のスリーブ中間部４４において広くされているため、スリーブ４０のマンドレル１０への装着性が良好であり、かつスリーブ４０のがたつきが抑えられたものとなる。
【００３７】
なお、本発明のロールスタンパは、マンドレルが、該マンドレルの先端側にあるスリーブの開口部に対応する部分の外径よりも、該マンドレルの基端側にあるスリーブの開口部に対応する部分の外径が大きくされ、スリーブとマンドレルとの隙間が、スリーブの両端の開口部よりも、これらの間の中間部において広くされているものであればよく、図示例のロールスタンパ１に限定はされない。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
〔実施例１〕
円柱状のアルミニウム（純度９９．９９％）を切削加工して、図４に示すスリーブ４０と同じ、中空円柱状のアルミニウム基材（長さ：３２０ｍｍ、外周面５０における外径：φ２００ｍｍ、小径開口部４２の内径：１３５ｍｍ、スリーブ中間部４４の内径：１５６ｍｍ、大径開口部４６の内径：１６０ｍｍ、フランジ受け部４８の内径：１８２ｍｍ）を作製した。
【００３９】
ついで、アルミニウム基材を、０．３Ｍシュウ酸水溶液中で、浴温：１６℃、直流：４０Ｖの条件下で３０分間陽極酸化を行い、酸化皮膜（厚さ：３μｍ）を形成した（工程（ａ））。形成された酸化皮膜を、６質量％のリン酸と１．８質量％のクロム酸混合水溶液中で一旦溶解除去した（工程（ｂ））後、再び工程（ａ）と同一条件下において、４５秒間陽極酸化を行い、酸化皮膜を形成した（工程（ｃ））。
【００４０】
その後、５質量％リン酸水溶液（３２℃）中に８分間浸漬して、酸化皮膜の細孔を拡径する孔径拡大処理（工程（ｄ））を施した。
さらに、工程（ａ）と同一条件下において、４５秒間陽極酸化を行い、酸化皮膜を形成した（工程（ｅ））。
さらに工程（ｄ）と工程（ｅ）を繰り返し、工程（ｄ）を合計で５回、工程（ｅ）を合計で４回行った（工程（ｆ））。アルミニウム基材の外周面に、周期：１００ｎｍ、深さ：１９０ｎｍの略円錐形状のテーパ状の細孔を有する陽極酸化アルミナが形成されたスリーブ４０を得た。
ついで、離型剤（ダイキン工業社製、オプツールＤＳＸ（商品名））の０．１質量％溶液にスリーブ４０を１０分間ディッピングし、２４時間風乾して離型処理を行った。
【００４１】
これとは別に、図２および図３に示す、ステンレス鋼製のマンドレル１０（小径部１８の外径：１３５ｍｍ、マンドレル中間部２０の外径：１５４ｍｍ、大径部２２の外径：１６０ｍｍ、フランジ部２４の外径：１８２ｍｍ）を作製した。なお、スリーブ４０の小径開口部４２、大径開口部４６およびフランジ受け部４８におけるスリーブ４０とマンドレル１０との隙間が８０μｍとなるように、マンドレル１０の小径部１８、大径部２２およびフランジ部２４の外径は若干小さくされている。
【００４２】
スリーブ４０を、マンドレル１０の先端側から基端側に向かって該マンドレル１０の外周に装着したところ、スムーズに装着することができた。また、装着後のスリーブ４０が、がたつくこともなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のロールスタンパは、モスアイ構造と呼ばれる微細凹凸構造を表面に有する光学フィルムの製造に有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ロールスタンパ
１０ マンドレル
１２ マンドレル本体部
１８ 小径部
２０ マンドレル中間部
２２ 大径部
２４ フランジ部
４０ スリーブ
４２ 小径開口部
４４ スリーブ中間部
４６ 大径開口部
４８ フランジ受け部
５０ 外周面
６４ アルミニウム基材
６６ 細孔
６８ 酸化皮膜（陽極酸化アルミナ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状のマンドレルと、
該マンドレルの先端側から基端側に向かって該マンドレルの外周に着脱可能に装着される中空円柱状のスリーブとを有し、
該スリーブの外周面に形成された微細凹凸構造を被転写体に転写するロールスタンパであって、
前記マンドレルが、該マンドレルの先端側にある前記スリーブの開口部に対応する部分の外径よりも、該マンドレルの基端側にある前記スリーブの開口部に対応する部分の外径が大きくされ、
前記スリーブと前記マンドレルとの隙間が、前記スリーブの両端の開口部よりも、これらの間の中間部において広くされている、ロールスタンパ。
【請求項２】
前記スリーブが、純度９９％以上のアルミニウムからなる中空円柱状のアルミニウム基材の外周面に、複数の細孔を有する陽極酸化アルミナが形成されたものである、請求項１に記載のロールスタンパ。
【請求項３】
前記スリーブの両端の開口部における前記スリーブと前記マンドレルとの隙間が、４０〜１２０μｍである、請求項１または２に記載のロールスタンパ。
【請求項１】
円柱状のマンドレルと、
該マンドレルの先端側から基端側に向かって該マンドレルの外周に着脱可能に装着される中空円柱状のスリーブとを有し、
該スリーブの外周面に形成された微細凹凸構造を被転写体に転写するロールスタンパであって、
前記マンドレルが、該マンドレルの先端側にある前記スリーブの開口部に対応する部分の外径よりも、該マンドレルの基端側にある前記スリーブの開口部に対応する部分の外径が大きくされ、
前記スリーブと前記マンドレルとの隙間が、前記スリーブの両端の開口部よりも、これらの間の中間部において広くされている、ロールスタンパ。
【請求項２】
前記スリーブが、純度９９％以上のアルミニウムからなる中空円柱状のアルミニウム基材の外周面に、複数の細孔を有する陽極酸化アルミナが形成されたものである、請求項１に記載のロールスタンパ。
【請求項３】
前記スリーブの両端の開口部における前記スリーブと前記マンドレルとの隙間が、４０〜１２０μｍである、請求項１または２に記載のロールスタンパ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１３１４２４（Ｐ２０１１−１３１４２４Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９０９２８（Ｐ２００９−２９０９２８）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
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