(57)【要約】【課題】金型表面に生じた凹部からなる欠陥を、十分に高い強度で補修することができる金型の処理方法を提供する。【解決手段】金属金型の表面に存在する凹部の上に、金属イオンを含む液体を置く工程と、該液体に接するように電極を設置し、金属金型と電極との間に電流を流すことにより、凹部の内部に金属を析出させる工程と、を備える金型の処理方法である。金属金型は、その表面がクロムめっき層で構成されたものであってもよい。また、金属イオンは、クロムイオンを含むことが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属金型の表面に存在する凹部の上に、金属イオンを含む液体を置く工程と、
前記液体に接するように電極を設置し、前記金属金型と前記電極との間に電流を流すことにより、前記凹部の内部に金属を析出させる工程と、
を備える金型の処理方法。
【請求項２】
前記金属金型の表面は、クロムめっき層で構成される請求項１に記載の金型の処理方法。
【請求項３】
前記金属イオンは、クロムイオンを含む請求項２に記載の金型の処理方法。
【請求項４】
前記金属イオンを含む液体を置く工程の前に、クロムエッチング液を用いて金属金型の表面を前処理する工程をさらに備える請求項２または３に記載の金型の処理方法。
【請求項５】
前記金属イオンを含む液体は、増粘剤をさらに含む請求項１〜４のいずれかに記載の金型の処理方法。
【請求項６】
前記電極は、針状電極である請求項１〜５のいずれかに記載の金型の処理方法。
【請求項７】
前記金属金型は、画像表示装置用光学部材の製造に用いられる金型である請求項１〜６のいずれかに記載の金型の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防眩フィルム等の画像表示装置用光学部材などの製造に用いられる金属金型の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル、ブラウン管（陰極線管：ＣＲＴ）ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイなどの画像表示装置は、その表示面に外光が映り込むと視認性が著しく損なわれてしまう。従来、このような外光の映り込みを防止するために、画質を重視するテレビやパーソナルコンピュータ、外光の強い屋外で使用されるビデオカメラやデジタルカメラ、および反射光を利用して表示を行なう携帯電話などにおいては、表面に微細な凹凸を形成することにより入射光を散乱させて映り込み像をぼかす防眩フィルムなどが画像表示装置の表面に設けられている。
【０００３】
上記防眩フィルムを製造する方法としては、表面に微細な凹凸形状を有する金型を用い、その凹凸形状を透明樹脂フィルムに転写する方法が従来知られている（たとえば特許文献１）。
【０００４】
一般に、金型の表面形状を転写して成形体を得る場合、金型の表面形状の精度が、得られる成形体の品質を決定する重要な要素となるため、金型の表面形状は、可能な限り設計されたとおりに制御されていることが要求される。特に、画像表示装置に組み込まれる光学部材、なかでも画像表示装置の最表面に配置される防眩フィルムは、高度な要求特性を満たすべく、極めて高い成形精度を有している必要があり、これらの作製に用いられる金型においては、転写される凹凸面に欠陥が存在しないか、または極めて少ないことが求められる。しかしながら実際には、欠陥を有しない金型、特に、欠陥を有しない大面積の金型を作製することは困難であり、発生した欠陥を補修して望ましい表面形状を有する金型とするのが現実的である。
【０００５】
特許文献２には、凹版オフセット印刷用凹版の印刷面に生じた凹状の欠損部を補修するための方法として、欠損部に液状硬化性樹脂組成物を埋め込み、硬化させる方法が開示されている。しかし、金型は、当該金型を用いた成形体加工プロセスにおいて、表面形状が転写される樹脂フィルムあるいは樹脂層との摩擦や、熱・光などの過酷な環境下に曝されることが多く、硬化樹脂による補修では、これらの環境下にも耐え得る、高い強度を有する補修を実現することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２３７５４１号公報
【特許文献２】特開２００４−６６７０８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、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、金型表面に生じた凹部からなる欠陥を、十分に高い強度で補修することができる金型の処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、金属金型の表面に存在する凹部の上に、金属イオンを含む液体を置く工程と、該液体に接するように電極を設置し、金属金型と電極との間に電流を流すことにより、凹部の内部に金属を析出させる工程と、を備える金型の処理方法を提供する。本発明において、電極としては針状電極が好ましく用いられる。
【０００９】
上記金属金型は、その表面がクロムめっき層で構成されたものであってもよい。この場合、金属イオンは、クロムイオンを含むことが好ましい。また、凹部が生じた金属金型表面がクロムめっき面からなる場合、上記金属イオンを含む液体を置く工程の前に、クロムエッチング液を用いて金属金型の表面を前処理する工程をさらに備えることが好ましい。金属イオンを含む液体は、増粘剤をさらに含むことが好ましい。
【００１０】
本発明の金型の処理方法は、画像表示装置用光学部材の製造に用いられる金型に対して、好適に適用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の金型の処理方法によれば、金型表面に生じた欠陥に対して、耐摩耗性、耐熱性および耐光性に優れた補修を行なうことができ、もって、欠陥が抑制された高い成形精度を有する成形体を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】金型表面の凹状欠陥上に、金属イオンを含む液体が置かれる状態の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】金属イオンを含む液体に接するように設置された電極と金属金型との間に電流を流すことにより、凹状欠陥の内部に金属が析出される状態の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】金属イオンを含む液体に接するように設置された電極と金属金型との間に電流を流すことにより、凹状欠陥の内部に金属が析出される状態の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】凹状欠陥の内部に金属が析出された状態の一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、金属金型の処理方法に関し、より具体的には、金属金型の表面に生じた凹部からなる欠陥（以下、凹状欠陥という）を補修することができる、金属金型の処理方法に関する。本発明の処理方法は、金型の製造プロセスの一部として適用されてもよく、この場合、通常、表面凹凸形状が形成された金属金型の該凹凸面に生じた欠陥を本発明の処理方法により補修して金属金型が完成される。また、本発明の処理方法は、金属金型の使用により生じた欠陥を修復するための方法としても適用することができる。
【００１４】
本発明の処理方法が適用され得る金型は、表面に凹状欠陥が生じた金属金型である限り特に制限されず、金属金型としては、たとえばアルミニウム、鉄などの金属からなる基材からなる金型や当該基材上に１または２以上のめっき層が積層されたものを挙げることができる。金属金型の最表面に形成されるめっき層の好ましい一例は、クロムめっき層である。金属金型の形状は、従来公知の適宜の形状であってよく、たとえば、平板状のほか、円柱状または円筒状のロールであってもよい。金属金型の表面は、成形体に付与する特定形状の転写構造からなる凹凸形状を有していてもよい。たとえば、防眩フィルム作製用の金型は、透明樹脂フィルム表面または透明樹脂層表面に映り込み像をぼかす凹凸形状を付与するための微細な表面凹凸形状を有している。この防眩フィルム作製用の金型が有する微細な表面凹凸形状の凹凸周期は、特に制限されないが、たとえば２０〜３０μｍ程度である。
【００１５】
本発明の処理方法は、どのような金型に対しても適用することが可能であるが、なかでも、高い成形精度が要求される成形体、たとえば、画像表示装置用光学部材の製造に用いられる金型に対して好適に適用することができる。画像表示装置用光学部材としては、防眩フィルムのほか、導光板などを挙げることができる。
【００１６】
本発明の処理方法により補修される凹状欠陥とは、金属金型の製造時や使用時に金属金型の表面に生じた、意図しない凹み部分である。凹状欠陥は、成形体に欠陥を生じさせ、成形体に構造上または性能上の不具合を生じさせ得る。本発明によれば、このような凹状欠陥に対して、成形体加工プロセスにおける、表面形状が転写される樹脂フィルムあるいは樹脂層との摩擦や、熱・光などの過酷な環境下にも十分耐え得る、高い強度を有する補修を行なうことができる。たとえば、防眩フィルム作製用の金型において凹状欠陥が生じていると、防眩フィルムの表面凹凸形状にも欠陥が生じ、これにより防眩フィルムを画像表示装置の表面に配置したときに、散乱光によって表示面全体が白っぽくなり、表示が濁った色になる「白ちゃけ」が発生しやすくなる傾向にあるが、本発明によれば、このような白ちゃけが抑制された防眩性能に優れる防眩フィルムを得ることができる。
【００１７】
以下、本発明の金型の処理方法についてさらに詳細に説明する。本発明の金型の処理方法は、以下の工程［１］および［２］を含む。
［１］金属金型の表面に存在する凹状欠陥の上に、金属イオンを含む液体を置く工程、および、
［２］該液体に接するように電極を設置し、金属金型と電極との間に電流を流すことにより、凹状欠陥の内部に金属を析出させる工程。
【００１８】
上記工程［１］では、補修が必要な金型表面の凹状欠陥上に金属イオンを含む液体を置く。金属イオンを含む液体を置く方法としては特に制限されないが、補修が必要な金型表面の凹状欠陥上にのみ精度良く、液体を塗布できることから、たとえばインクジェット法、あるいは、精密塗布装置を用いる方法を好ましく用いることができる。特に、工業的には精密塗布装置を用いる方法が汎用性の観点からより好ましい。精密塗布装置は、たとえば武蔵エンジニアリング株式会社、あるいは岩下エンジニアリング株式会社により、エアパルス式、ジェット式、スクリュー式等各種方式のものが市販されている。
【００１９】
図１は、金型表面の凹状欠陥上に、金属イオンを含む液体が置かれる状態の一例を模式的に示す断面図である。図１に示される金属金型１００は、金型用の基材１０１と、基材１０１上に積層されためっき層１０２から構成されており、金属金型１００の表面を構成するめっき層１０２の表面に凹状欠陥１０３が生じている。図１は、精密塗布装置のディスペンスニードル３００から金属イオンを含む液体２００を滴下することにより、該液体が凹状欠陥１０３上に置かれる状態を示している。図１に示されるように、凹状欠陥１０３内部は、金属イオンを含む液体２００によって満たされることが好ましい。
【００２０】
金属イオンを含む液体としては、Ｃｒイオン、Ｎｉイオン、Ｃｕイオン、Ｐｔイオン、Ａｕイオン、Ｒｈイオン等、各種金属イオンを含む液を使用することできる。特に、三価のＣｒイオンを含む液体を用いた場合には、耐熱性および耐光性に優れるとともに、他の金属イオンを用いた場合に比べ、補修部位の硬度がより高く、耐摩耗性により優れる補修を実現できるため好ましい。さらに、三価のＣｒイオンは毒性が低いため、比較的環境負荷が低いプロセスで補修を行なうことができる。三価のＣｒイオンを含む液体としては、クロムめっきで一般的に用いられる三価クロムめっき液を用いることができる。本発明の１つの好ましい実施形態において、凹状欠陥が、金属金型の表面を構成するクロムめっき層表面に生じており、金属イオンを含む液体として三価のＣｒイオンを含む液体が用いられる。
【００２１】
金属イオンを含む液体は、１種の金属イオンを含むものであってもよいし、２種以上の金属イオンを含むものであてもよい。金属イオンの含有量は特に制限されないが、三価クロムめっき液を用いる場合、その組成は、たとえば塩化クロム２５０〜３５０ｇ／ｌ、塩化アンモニウム１５０〜２００ｇ／ｌ、ホウ酸３０〜４０ｇ／ｌ程度とすることができる。金属イオンを含む液体に含まれる溶媒としては、水を好ましく用いることができる。
【００２２】
金属イオンを含む液体は、ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウム等の水溶性高分子、ペクチン、キサンタンガム、カラギーナン、グアーガム、κカラジーナン等の多糖類などの増粘剤を含んでいてもよい。増粘剤を含むことにより、金属イオンを含む液体の粘度が上昇するため、補修が必要な部分のみに液体を付着させることができ、より高精度な補修を行なうことができるようになる。また、工程［２］における金属の析出において金属イオンを含む液体は、通常、加温された状態とされるが、この際の溶媒の揮発を抑制できるため、より制御された補修を行なうことができるようになる。
【００２３】
本発明の金型の処理方法は、上記工程［１］の前に、金属金型表面（少なくとも凹状欠陥表面）を、表面処理剤を用いて前処理する工程を含んでいてもよい。このような前処理工程としては、表面処理剤を用いて、金属金型表面の酸化物層等を除去する工程を挙げることができる。酸化物層等の除去により、金属金型と、凹状欠陥に析出される金属との密着性を向上させることができ、より強度の高い補修を行なうことができる。
【００２４】
金属金型表面の酸化物層等を除去するための表面処理剤としては、たとえば、金属金型表面がクロムめっき層から構成される場合、クロムエッチング液を挙げることができる。クロムエッチング液としては、たとえば、硝酸セリウム（ＩＶ）アンモニウム（ＣＡＮ）および硫酸を含む水溶液が挙げられる。
【００２５】
続く工程［２］では、まず、凹状欠陥上に置かれた金属イオンを含む液体に接するように電極を設置する。この際、電極は、凹状欠陥上に置かれた金属イオンを含む液体の表面に接触するように設置されてもよいし、該液体内に進入するように設置されてもよい。
【００２６】
電極としては、先端が尖った針状電極が好ましく用いられる。また、電極の先端形状は、針状電極のように三角形状のものに限定されず、たとえば四角形状のもの（先端が平坦であるもの）や円弧状のもの（先端が丸みを帯びたもの）などが用いられてもよい。電極としては、Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｔなど、耐蝕性が良好な金属により形成されているもの、あるいは、そのめっき物を好適に用いることができる。特に、機械的強度および耐蝕性に優れることから、炭素鋼にＮｉ下地めっきを施した後に、Ｒｈめっきした電極を好適に用いることができる。電極の直径および形状は、凹状欠陥の形状、サイズに応じて決定すればよい。
【００２７】
続いて、電極と金属金型との間に電流を流し、凹状欠陥の内部に、上記金属イオンを含む液体中の金属イオンに由来する金属を析出させる。図２は、金属イオンを含む液体に接するように設置された針状電極と金属金型との間に電流を流すことにより、凹状欠陥の内部に金属が析出される状態の一例を模式的に示す断面図である。また図３は、金属イオンを含む液体に接するように設置された針状電極と金属金型との間に電流を流すことにより、凹状欠陥の内部に金属が析出される状態の他の一例を模式的に示す断面図であり、金属金型として基材１０１のみからなる金型を用いた例を示したものである。さらに図４に、凹状欠陥の内部に金属が析出された状態の一例を模式的に示した。本発明においては、図４に例示されるように、析出金属によって凹状欠陥がほとんどもしくは完全に埋められることが好ましい。
【００２８】
金属が析出する範囲と厚みは、電極の形状、電極と金型（凹状欠陥の底面）との距離、通電時間、金属イオンを含む液体が付着した範囲、金属イオンの濃度および金属イオンを含む液体の液温に依存する。金属は凹状欠陥上に選択的に析出されることが好ましく、このように析出する範囲を制限するためには、金属イオンを含む液滴を凹状欠陥上に選択的に付着させることが好ましい。この場合、金型表面に付着される液滴は少量となる。したがって、このような少量の液滴に正確に電極を接触させるためには、電極の先端と金型との距離（図２に示される電極ギャップＧ）を高精度で制御できることが必要である。このため、電極は、二軸以上のロボットに保持され、かつ、このロボットは、電極の先端高さを検出する接触式センサ、および、当該ロボットの電極保持部と金型との相対位置を検出できる高さセンサを有することが好ましい。高さセンサとしては、非接触でかつ高い精度を実現できるレーザー式高さセンサを特に好ましく用いることができる。このような高さセンサは、株式会社キーエンス、あるいはオムロン株式会社等から一般的に市販されている。これらのセンサ類と二軸以上のロボットを組み合わせることにより、本発明に好適に用いることができる装置を実現できる。また、接触式センサとレーザー式高さセンサを有する二軸以上の精密塗布装置の市販品（たとえば、岩下エンジニアリング株式会社製から市販されている「Ｓｙｓｔｅｍ３００」）を改良することでも、本発明を実施可能な電極を保持するロボットシステムを容易に実現することができる。
【００２９】
電極と金属金型との間に電流を流す際に用いる電源としては、定電流源（直流電源）を用いることが好ましい。これにより、析出する金属量をより容易に調整することができるようになる。補修面積（凹状欠陥の面積）が著しく小さい場合には、数μＡ程度まで電流値を小さくする必要があることから、電流制限抵抗（図２および３における電流制限抵抗６００）を介して電源と電極とを接続してもよい。たとえば、金属イオンを含む液体として三価クロムめっき液を用いる場合において、一般に三価クロムめっき液の抵抗は、電極ギャップＧが数百μｍの場合、数Ωと小さいため、電流制限抵抗を介する方法でも十分に電流量を制御することができる。
【００３０】
析出させる金属の量は、凹状欠陥の容積、すなわち、凹状欠陥の径および深さに応じて調整される。具体的には、析出させる金属の量は、凹状欠陥がほとんどもしくは完全に埋められる程度の量とすることが好ましい。析出金属の量は、電流値や電流を流す時間を制御することにより調整できる。たとえば、直径２００μｍ、深さ２μｍの凹状欠陥を、三価クロムめっき液を用いて補修する場合、三価クロムめっき液によるめっき時の電流効率は３０％程度であることから、２μＡの電流をおよそ２秒流すことにより、凹状欠陥を埋めるのに必要とされる量のクロムを析出させることができる。
【００３１】
電極と金属金型との間に電流を流して金属を析出させる際、金属金型の補修表面は、通常、加温された状態とされる。その温度は、たとえば３０〜６０℃とすることができる。特に好ましくは４０〜５０℃である。
【００３２】
以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３３】
＜実施例１＞
クロムめっきを最表面に施した金型の表面に形成された直径２００μｍ、深さ２μｍの凹状欠陥を、次の方法により補修した。まず、補修表面であるクロムめっき表面が５０℃になるように、ヒーターを用いて金型を加温した後、クロムめっき表面に形成された凹状欠陥上に三価クロムめっき液を、岩下エンジニアリング社製Ｓｙｓｔｅｍ３００を用いて滴下した。具体的には、Ｓｙｓｔｅｍ３００に搭載されているＣＣＤカメラにより確認しながら、同じくＳｙｓｔｅｍ３００に搭載されている液体定量吐出装置ＡＤ３０００Ｃを用いて、液滴が凹状欠陥とほぼ同じ寸法となるように、ＡＤ３０００Ｃのディスペンスニードルから三価クロムめっき液を滴下した。
【００３４】
ついで、Ｓｙｓｔｅｍ３００に、ディスペンスニードルに替えて、先端角度６０度、軸直径０．４ｍｍのＲｈめっきが施された炭素鋼針からなる針状電極を保持させ、凹状欠陥に対して局所めっき処理を行なった。このとき針状電極は、０．６ＭΩの金属皮膜抵抗器を介して定電圧電源の陽極に接続するとともに、凹状欠陥底面から針状電極先端までの距離（電極ギャップ）が１００μｍとなる位置に固定した。電極ギャップは、Ｓｙｓｔｅｍ３００に搭載された接触式センサおよびレーザーハイトセンサ（キーエンス社製「ＬＫ−Ｇ３０」）により調整した。具体的には、針状電極を接触式センサに接触させ、その位置を検出した後、レーザーハイトセンサにより接触式センサの表面高さを検出することで、針状電極先端の位置を検出し、これとレーザーハイトセンサによる補修対象である凹状欠陥底面の表面高さの検出結果とに基づき、電極ギャップを算出した。
【００３５】
その後、定電圧電源の陰極に金型のクロムめっき層を接続し、陽極、陰極間に５Ｖの電圧を１秒間印加することで、局所めっき処理を行なった。処理後、三価クロムめっき液をふき取り、表面を観察したところ、凹状欠陥内に金属クロムが析出していた。
【００３６】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３７】
１００  金属金型、１０１  基材、１０２  めっき層、１０３  凹状欠陥、２００  金属イオンを含む液体、２１０  析出金属、３００  ディスペンスニードル、４００  針状電極、５００  直流電源、６００  電流制限抵抗。
【図１】
2011017056.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011017056.tif 000005
【図４】
2011017056.tif 000006