(57)【要約】【課題】レーザーを使用してローラ表面に凸凹形状をランダムに形成するローラ表面の加工方法及び装置並びにその加工方法で製作されたエンボスローラを提供する。【解決手段】ローラ１４を回転装置１６で一定速度で回転させると共に、レーザー照射装置１２を往復移動装置１８でローラ１４の軸方向に一定速度で移動させる。そして、レーザー照射装置１２から一定周波数のパルスレーザーをローラ表面に照射させると共に、レーザー照射装置１２から照射されるパルスレーザーの照射点８０を不規則動作装置２０で不規則に動かすようにした。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー照射装置からレーザービームをローラの表面に照射することにより、ローラ表面に凸凹形状を形成するローラ表面の加工方法において、
前記ローラを一定速度で回転させると共に、前記レーザー照射装置を前記ローラの軸方向に一定速度で往復移動させながら、前記レーザー照射装置から前記ローラ表面に照射させる一定周波数のパルスレーザーの照射点を不規則に動かすことを特徴とするローラ表面の加工方法。
【請求項２】
前記レーザー照射装置のレンズを振動させてレーザー光路を振動させることにより、前記照射点を不規則に動かすことを特徴とする請求項１のローラ表面の加工方法。
【請求項３】
前記レーザー照射装置のレンズに回転偏芯レンズを用いてレーザー光路を振動させることにより、前記照射点を不規則に動かすことを特徴とする請求項１のローラ表面の加工方法。
【請求項４】
チョッパ装置により前記パルスレーザーのパルスを不規則に間引くことにより、前記照射点を不規則に動かすことを特徴とする請求項１のローラ表面の加工方法。
【請求項５】
音響光学素子を用いてレーザー光路を振動させることにより、前記照射点を不規則に動かすことを特徴とする請求項１のローラ表面の加工方法。
【請求項６】
レーザー照射装置からレーザービームをローラの表面に照射することにより、ローラ表面に凸凹形状を形成するローラ表面の加工装置において、
前記ローラを回転させる回転手段と、
前記レーザー照射装置を前記ローラの軸方向に往復移動させる往復移動手段と、
前記レーザー照射装置から前記ローラ表面に照射される一定周波数のパルスレーザーの照射点を不規則に動かす不規則動作手段と、
前記回転手段の回転速度、前記往復移動手段の移動速度、及び前記不規則動作手段の不規則発生因子を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするローラ表面の加工装置。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか１の加工方法でローラ表面に凸凹形状が形成されたことを特徴とするエンボスローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ローラ表面の加工方法及び装置並びにエンボスローラに係り、特に光の散乱性が良く防眩性に優れたフィルムを製造するためのエンボスローラ及びそのローラ表面の加工方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
防眩性が要求されるフィルム、例えば反射防止フィルムは、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）や陰極管表示装置（ＣＲＴ）のような様々な画像表示装置に設けられている。また、反射防止フィルムに防眩性を付与する方法として、ローラ表面に凹凸を有するエンボスローラとバックアップローラとで反射防止フィルムをニップすることにより、反射防止フィルムの表面にエンボスローラの凹凸形状を転写する方法がある。この転写において、光の散乱性が良く防眩性に優れた反射防止フィルムを得るには、エンボスローラのローラ表面に凸凹形状がランダムに形成されていることが好ましい。
【０００３】
従来、ローラ表面に凸凹形状をランダムに形成する方法としては、ブラストショット法、放電加工法、メッキ処理法、表面化学処理法（エッチング処理）がある。また、レーザーを使用して被処理物に彫刻を施す方法として、例えば特許文献１がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９１１８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザーを使用してローラ表面に凸凹形状をランダムに形成する加工方法及び装置が確立されていないのが実情であり、特許文献１の方法でエンボスローラを製作してもローラ表面の凸凹が規則的になってしまい良好な防眩性を有するフィルムを得ることができない。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みて成されたもので、レーザーを使用してローラ表面に凸凹形状をランダムに形成するローラ表面の加工方法及び装置並びにその加工方法で製作されたエンボスローラを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】
本発明の請求項１は、前記目的を達成する為に、レーザー照射装置からレーザービームをローラの表面に照射することにより、ローラ表面に凸凹形状を形成するローラ表面の加工方法において、前記レーザーを使用してローラ表面に凸凹形状をランダムに形成するローラ表面の加工方法及び装置並びにその加工方法で製作されたエンボスローラを提供するローラを一定速度で回転させると共に、前記レーザー照射装置を前記ローラの軸方向に一定速度で往復移動させながら、前記レーザー照射装置から前記ローラ表面に照射させる一定周波数のパルスレーザーの照射点を不規則に動かすことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ローラを一定速度で回転させると共に、レーザー照射装置をローラの軸方向に一定速度で移動させる。そして、レーザー照射装置から一定周波数のパルスレーザーをローラ表面に照射させると共に、レーザー照射装置から照射されるパルスレーザーの照射点を不規則に動かすようにしたので、ローラ表面に凸凹形状をランダムに形成することができる。
【０００９】
ここで、「凸凹形状をランダムに形成する」とは、凸凹形状の隣接する凸部同士又は凹部同士のピッチが一定せず、特異的な周期が存在しないことをいう。また、ランダム性が確保されたか否かの検査は、本発明によって製作されたエンボスローラでエンボス加工されたフィルムが、透過光の回折現象、反射光の色づきがない場合にはランダム性が確保されたと見なす。
【００１０】
本発明の請求項２は、請求項１において、パルスレーザーの照射点を不規則に動かすための好ましい態様であり、レーザー照射装置のレンズを振動させてレーザー光路を振動させるものである。即ち、パルスレーザーの周波数（又は波長）とレーザー光路の振動周波数（又は波長）とが異なるようにレンズを振動させる。
【００１１】
本発明の請求項３は、請求項１において、パルスレーザーの照射点を不規則に動かすための別の好ましい態様であり、レーザー照射装置のレンズに回転偏芯レンズを用いてレーザー光路を振動させるものである。即ち、パルスレーザーの周波数（又は波長）とレーザー光路の振動周波数（又は波長）とが異なるように回転偏芯レンズを回転偏芯させる。
【００１２】
本発明の請求項４は、請求項１において、パルスレーザーの照射点を不規則に動かすための他の好ましい態様であり、チョッパ装置によりパルスレーザーのパルスを不規則に間引くようにしたものである。
【００１３】
本発明の請求項５は、請求項１において、パルスレーザーの照射点を不規則に動かすための更に他の好ましい態様であり、音響光学素子を用いてレーザー光路を振動させるようにしたものである。即ち、ランダム信号を付与した音響光学素子でレーザー光路を不規則に偏向することにより照射点を不規則に振動させるようにしたものである。
【００１４】
本発明の請求項６は、前記目的を達成するために、レーザー照射装置からレーザービームをローラの表面に照射することにより、ローラ表面に凸凹形状を形成するローラ表面の加工装置において、前記ローラを回転させる回転手段と、前記レーザー照射装置を前記ローラの軸方向に往復移動させる往復移動手段と、前記レーザー照射装置から前記ローラ表面に照射される一定周波数のパルスレーザーの照射点を不規則に動かす不規則動作手段と、前記回転手段の回転速度、前記往復移動手段の移動速度、及び前記不規則動作手段の不規則発生因子を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、ローラを回転させると共に、レーザー照射装置をローラの軸方向に移動させながら、レーザー照射装置からローラ表面に照射される一定周波数のパルスレーザーの照射点を不規則に動かして、ローラ表面に凸凹形状をランダムに形成する際に、制御手段で回転手段の回転速度、往復移動手段の移動速度、及び不規則動作手段の不規則発生因子を制御するようにしたので、請求項１のように、ローラの回転速度やレーザー照射装置の移動速度を一定にしてパルスレーザーの照射点のみを不規則に動かすこともでき、あるいはローラの回転速度やレーザー照射装置の移動速度を経時的に可変しながらパルスレーザーの照射点を不規則に動かすこともできる。このように、ローラの回転速度、レーザー照射装置をローラの軸方向の移動速度、及び不規則動作手段の不規則発生因子を複合的に可変することで、ローラ表面に形成する凸凹形状のランダム性を一層向上させることができる。
【００１６】
本発明の請求項７は、前記目的を達成するために、請求項１〜５の何れか１の加工方法でローラ表面に凸凹形状が形成されたことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、ローラ表面に凸凹形状をランダムに形成したエンボスローラを製作することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るローラ表面の加工方法及び装置並びにエンボスローラの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１９】
図１は、本発明のローラ表面の加工方法を適用する加工装置１０の全体構成図であり、主として、一定周波数のパルスレーザーを照射するレーザー照射装置１２と、ローラ１４を回転させる回転装置１６と、レーザー照射装置１２をローラ１４の軸方向に往復移動させる往復移動装置１８と、レーザー照射装置１２から照射されるパルスレーザーの照射点を不規則に動かす不規則動作装置２０（図２〜図４参照）とから構成される。
【００２０】
ローラ表面に凸凹形状が形成されるローラ１４の径は、特に限定するものではないが、５〜５００φｍｍの範囲が好ましく、ローラ材質はセラミックを好適に使用することができる。
【００２１】
レーザー照射装置１２は、パルスレーザーが使用されると共に、パルスレーザーのパルス周波数が１００〜１００００ＨｚのＣＯ２　レーザーが好適に用いられる。またレーザー出力はローラ表面に形成する凹の大きさによるが、パルスレーザーの１パルス（１ショット）ごとにローラ面に１つの凹が形成されるように３００〜６００Ｗの範囲が好ましい。
【００２２】
回転装置１６は、ローラ１４両端の回転軸１４Ａ、１４Ａを支持する一対の軸受２２、２２と、減速機２４と、モータ２６とで構成され、ローラ１４は０．５〜１０ｒｐｍの低速度で回転されることが好ましい。
【００２３】
往復移動装置１８は、レーザー照射装置１２を２つの送りネジ機構で移動させるように構成される。即ち、基台２８の上にローラ１４の軸方向に沿っての第１レール３０、３０が敷設され、第１レール３０上を第１ナット部材３２がスライド自在に支持され、第１ナット部材３２に正逆回転モータ３４に連結された第１送りネジ３６が螺合される。更に、第１ナット部材３２の上にローラ１４の軸方向に沿っての第２レール３８、３８が敷設され、第２レール３８上を第２ナット部材４０がスライドに支持され、第２ナット部材４０に正逆回転モータ４２に連結された第２送りネジ４４が螺合される。そして、第２ナット部材４０の上にレーザー照射装置１２が搭載される。これにより、レーザー照射装置１２を第２送りネジ４４によりローラ全長の一定幅Ｗの領域で往復移動させる。次に、ローラ１４が一回転したら、第１送りネジ３６でレーザー照射装置１２を次の一定幅Ｗの領域に移動する。これを繰り返しながら、レーザー照射装置１２から照射したパルスレーザーにより、ローラ表面に凹（穴）を次々に穿設することにより、ローラ表面に凸凹形状を形成する。尚、図１では、ローラ全長の一定幅Ｗの領域でレーザー照射装置１２を往復移動させるようにしたが、ローラ全長に渡って一回の往復移動で済ませるようにしてもよい。また、往復移動装置１８は、これに限定されるものではなく、精度良く往復移動できる機構であればよい。
【００２４】
図２〜図４は、不規則動作装置２０の４種類の態様を模式的に示したものである。
【００２５】
図２の不規則動作装置２０は、レーザー照射装置１２の集光レンズ４６を振動させてレーザー光路を振動させることにより、パルスレーザーの照射点を不規則に動かすようにしたもので、集光レンズ４６を保持する筒形のレンズホルダ４８と、レンズホルダ４８の端部と装置本体５０の筒形端部とを繋ぐ複数のバネ部材５２、５２…、例えばスプリングと、集光レンズ４６の光軸５４に対して直交する方向からレンズホルダ４８に周期的に外力を加える加振装置（図示せず）とで構成される。加振装置としては、例えば高圧エアを周期的にレンズホルダ４８に衝突させて外力を付与してもよく、あるいはモータで回転するカムの長軸部がレンズホルダ４８に当接して短軸部が当接しないようにしておき、カムが回転して長軸部がレンズホルダ４８に当たったときに外力を付与するようにしてもよい。これにより、加振装置でレンズホルダ４８に外力が付与され集光レンズ４６が振動し、レーザー光路が振動するので、ローラ表面の照射点が不規則に動く。従って、ローラ１４の表面に凹形状Ａがランダムに形成される。尚、バネ部材５２はスプリングに限定されず、レンズホルダ４８に外力が付与されたときにレンズホルダ４８が振動し易いように支持できるものであればよい。また、レンズホルダ４８に周期的な外力が付与できる機構であれば、上記した加振装置の外力発生機構とはとは別の機構でもよい。
【００２６】
図３の不規則動作装置２０は、レーザー照射装置１２に回転偏芯レンズ５６（５６Ａ、５６Ｂ）を用いてレーザー光路を振動させることにより、パルスレーザーの照射点を不規則に動かすようにしたもので、パルスレーザーの照射方向から見て集光レンズ４６の後段に、集光レンズ４６の光軸５４に対して傾きの異なる第１及び第２の２枚の回転する偏芯レンズ５６Ａ、５６Ｂを設けて構成される。これにより、レーザー光路は、回転する第１の偏芯レンズ５６Ａで振動され、更に回転する第２の偏芯レンズ５６Ｂで振動される。これにより、パルスレーザーの照射点を不規則に動かすことができる。この場合、回転する１枚の偏芯レンズ５６でも可能であるが、１枚の偏芯レンズ５６の場合にはパルスレーザーの何回かのパルスごとに照射点の同じ動きが繰り返される。従って、複数枚の偏芯レンズ５６を使用してレーザー光路の振動を複合化することで照射点の同じ動きの繰り返しを抑制することができる。しかし、偏芯レンズ５６の枚数が多くなりすぎるとレーザー照射装置１２自体が大型化するので、２枚程度の偏芯レンズ５６Ａ、５６Ｂが好適である。また、第１の偏芯レンズ５６Ａと第２の偏芯レンズ５６Ｂの回転速度を変えることで更に照射点の動きが不規則になるので好ましい。これにより、回転する偏芯レンズ５６Ａ、５６Ｂでレーザー光路が振動するので、ローラ表面の照射点が不規則に動く。従って、ローラ１４の表面に凹Ａがランダムに形成される。
【００２７】
図４の不規則動作装置２０は、チョッパ円板５８（５８Ａ、５８Ｂ）によりパルスレーザーのパルスを不規則に間引くことにより、パルスレーザーの照射点を不規則に動かすようにしたもので、パルスレーザーの照射方向から見て集光レンズ４６の後段に、第１及び第２の２枚の回転するチョッパ円板５８Ａ、５８Ｂを設けて構成される。チョッパ円板５８には、レーザーを透過する偏光フィルタ６０（図４の白色部分）とレーザーを透過しない偏光フィルタ６２（図４の黒色部分）とが、チョッパ円板５８の周方向に交互に配列されており、パルスレーザーのパルスと黒色の偏光フィルタ６２とが一致したときにパルスが間引かれる。これにより、集光レンズ４６からのパルスレーザーは、回転する第１のチョッパ円板５８Ａで間引かれるか否かの選択が行われ、更に回転する第２のチョッパ円板５８Ｂで間引かれるか否かの選択が行われる。従って、パルスレーザーのパルスは２枚のチョッパ円板５８Ａ、５８Ｂで不規則に間引かれるので、パルスレーザーの照射点を不規則に動かすことができる。この場合、回転する１枚のチョッパ円板５８でも可能であるが、１枚のチョッパ円板５８の場合にはパルスレーザーの何回かのパルスごとに照射点の同じ動きが繰り返される。従って、複数枚のチョッパ円板５８を使用してパルスの間引きを複雑化することで照射点の同じ動きの繰り返しを抑制することができる。しかし、チョッパ円板５８の枚数が多くなりすぎるとレーザー照射装置１２自体が大型化するので、２枚程度のチョッパ円板５８Ａ、５８Ｂが好適である。また、第１のチョッパ円板５８Ａと第２のチョッパ円板５８Ｂの回転速度を変えることで更に照射点の動きが不規則になるので好ましい。これにより、チョッパ円板５８Ａ、５８Ｂでパルスレーザーのパルスが不規則に間引かれるので、ローラ表面の照射点が不規則に動く。従って、ローラ１４の表面に凹Ａがランダムに形成される。
【００２８】
図５の不規則動作装置２０は、音響光学素子６４（ＡＯＤ）を用いてレーザー光路を振動させることにより、パルスレーザーの照射点を不規則に動かすようにしたもので、パルスレーザーの照射方向から見て集光レンズ４６の後段に設けた音響光学素子６４と、音響光学素子６４にホワイトノイズ等のランダム信号を付与するランダム信号発生装置６６とで構成される。音響光学素子６４は、音波と光波の相互作用により光の変調や偏向を行うもので、本発明では音響光学素子６４とランダム信号発生装置６６とを組み合わせることで、パルスレーザーのレーザー光路の不規則な偏向を行わせる。これにより、音響光学素子６４でレーザー光路が振動するので、ローラ表面の照射点が不規則に動く。従って、ローラ１４の表面に凹Ａがランダムに形成される。
【００２９】
図１に示すように、上記した回転装置１６、往復移動装置１８、及び不規則動作装置２０は、コンピュータ６８に信号ケーブル７１を介して接続され、回転装置１６のローラ回転速度、往復移動装置１８によるレーザー照射装置１２の往復移動速度、及び不規則動作装置２０の不規則発生因子を制御する。これにより、図６の（ａ）上面図や（ｂ）縦断面図に示すように、ローラ１４のローラ表面に形成される凹Ａにおける隣接する凹Ａ同士のピッチ（Ｐ１　〜Ｐ５　）、凹Ａの径（Ｌ１　〜Ｌ４　）、凹Ａの深さ（Ｄ１　〜Ｄ４　）の不規則程度（分布程度）が調整される。ローラ１４のローラ面に形成される凹Ａのピッチ（Ｐ）と径（Ｌ）と深さ（Ｄ）は、製品である防眩性フィルムによって異なるが、ローラ面の凹Ａから隣接する凹Ａまでの平均ピッチ（Ｐ）は１０〜３０μｍの範囲であることが好ましく、１０〜１５μｍの範囲が更に好ましい。凹Ａの平均深さ（Ｄ）は０．３〜１．５μｍの範囲であることが好ましく、０．５〜１μｍの範囲が更に好ましい。そして、ローラ表面に形成された凸凹形状の好ましいランダム性としては、ピッチ分布が平均ピッチに対して±５０％以上、３００％以下の分布幅を有することが好ましい。また、凹Ａの径分布は、平均径に対して±５％以上、５０％以下の分布幅を有することが好ましい。更に、凹Ａの深さ分布は、平均深さに対して±５％以上、５０％以下の分布幅を有することが好ましい。
【００３０】
次に上記の如く構成された加工装置１０を用いて、ローラ表面に凸凹形状をランダムに形成する加工方法を説明する。
【００３１】
ローラ表面に凸凹形状を形成するローラ１４を一定速度で回転させると共に、レーザー照射装置１２をローラの軸方向に一定速度で往復移動させながら、レーザー照射装置１２からローラ表面に一定周波数のパルスレーザーを照射させる。これにより、図７に示すように、ローラ表面を時間とともに移動するパルスレーザーのレーザー光路は、ローラ１４の軸方向の一定幅Ｗの間をローラ１４の周方向に一定の周期で蛇行する光路軌跡７０を描く。しかし、この光路軌跡７０だけでは、ローラ表面に照射されるパルスレーザーの照射点が規則的になってしまうので、ローラ表面に規則的な凸凹形状が形成されてしまう。そこで、本発明のローラ表面の加工方法では、ローラ１４の回転速度とレーザー照射装置１２の往復移動速度は一定にしておいて、不規則動作装置２０によりレーザー光路を振動させたり、又はパルスを不規則に間引いたりすることで、パルスレーザーの照射点を不規則に動かすようにした。この場合、蛇行する光路軌跡７０の周期幅Ｒは、回転装置１６の回転速度と往復移動装置１８の往復速度をコンピュータ６８で制御することにより変化させることができる。
【００３２】
図８は、図２で説明した集光レンズ４６を振動させる不規則動作装置２０を用いてパルスレーザーのレーザー光路を振動させることにより照射点８０（図８の●）を不規則に動かす一例であり、図８の直線は集光レンズ４６を振動させない場合の光路軌跡７０（図７参照）であり、サインカーブ線は集光レンズ４６の振動軌跡７２である。そして、不規則動作装置２０における不規則発生因子である集光レンズ４６の振動周波数（又は波長）とパルスレーザーの周波数（又は波長）とをコンピュータ６８で制御して両者の周波数（又は波長）が一致しないようにする。これにより、パルスレーザーの照射点８０を、図８のように、光路軌跡７０からズレた位置に動かすことができ、しかもズレ距離が不規則になるように動かすことができる。尚、集光レンズ４６の振動軌跡７２と光路軌跡７０が一致したときにパルスレーザーがショットされたときには、照射点８０が光路軌跡７０上に乗る。こん結果、ローラ面に凹Ａがランダムに穿設されるので、ローラ表面にランダムな凸凹形状を有するエンボスローラを製作することができる。
【００３３】
尚、本実施の形態における加工方法では、ローラ１４の回転速度とレーザー照射装置１２の往復移動速度を一定にしたが、経時的に可変してもよい。
【００３４】
【実施例】
直径がφ２００ｍｍのセラミック製ローラの表面に、本発明の加工装置を用いて凸凹形状を形成した。ランダム発生装置は、集光レンズを振動させてレーザー光路を振動させるタイプのものを使用した。
【００３５】
加工条件は、ローラ回転数を１ｒｐｍ、パルスレーザーのパルス周波数を３００ＨｚのＣＯ２　レーザー、レーザー光路の振動周波数を１６８Ｈｚと１４９Ｈｚとで行った。
【００３６】
その結果、照射するパルスレーザーのパルス周波数とレーザー光路の振動周波数との関係を制御することで、ローラ面に規則的な周期の存在しないランダムな凸凹形状を形成することができた。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のローラ表面の加工方法及び装置並びにエンボスローラによれば、レーザーを使用してローラ表面に凸凹形状をランダムに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のローラ表面の加工装置の全体構成図
【図２】ランダム発生装置のうちレンズを振動するタイプの概念図
【図３】ランダム発生装置のうち回転偏向レンズを用いたタイプの概念図
【図４】ランダム発生装置のうちを用いたタイプの概念図
【図５】ランダム発生装置のうち音響光学素子を用いたタイプの概念図
【図６】ローラ表面に形成される凸凹について説明する説明図
【図７】本発明のローラ表面の加工方法において照射点軌跡を説明する説明図
【図８】本発明のローラ表面の加工方法において照射点が不規則に動く理由を説明する説明図
【符号の説明】
１０…ローラ表面の加工装置、１２…レーザー照射装置、１４…ローラ、１６…回転装置、１８…往復移動装置、２０…不規則動作装置、２６…モータ、２８…基台、３０…第１レール、３２…第１ナット部材、３４…モータ、３６…第１送りネジ、３８…第２レール、４０…第２ナット部材、４２…モータ、４４…第２送りネジ、４６…集光レンズ、４８…レンズホルダ、５０…装置本体、５２…バネ部材、５４…光軸、５６…偏芯レンズ、５８…チョッパ円板、６４…音響光学素子、６６…ランダム信号発生装置、７０…光路軌跡、７２…集光レンズの振動軌跡、Ａ…ローラ面に形成される凹（穴）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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