(57)【要約】  【課題】  工業的な規模で、表面にシームレスの凹凸模様を有するロールを安価に簡便に製造することを課題とする。  【解決手段】  円柱支持体に連続繊維を隙間なくスパイラル巻きにし、固定した後に、該スパイラル巻きした表面形状を内面に転写したシームレス凹凸模様を有する中空鋳型を作成し、該中空鋳型の内面形状を表面に転写することを特徴とするシームレス凹凸模様付きロールの製造方法。連続繊維は撚糸またはモノフィラメントのいずれでも良い。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱支持体に連続繊維を隙間なくスパイラル巻きにし、固定した後に、該スパイラル巻きした表面形状を内面に転写したシームレス凹凸模様を有する中空鋳型を作成し、該中空鋳型の内面形状を表面に転写することを特徴とするシームレス凹凸模様付きロールの製造方法。
【請求項２】
該連続繊維が撚糸であることを特徴とする、請求項1に記載の凹凸模様付きシームレスロールの製造方法。
【請求項３】
該連続繊維がモノフィラメントであることを特徴とする、請求項1に記載のシームレス凹凸模様付きロールの製造方法。
【請求項４】
該中空鋳型は電気メッキ法で作成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のシームレス凹凸模様付きロールの製造方法。
【請求項５】
該中空鋳型は樹脂で作成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のシームレス凹凸模様付きロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光拡散体等として使用される表面に凹凸模様を有するシートを製造するためのロール関する。具体的には、シームレス凹凸模様シートを連続生産するためのシームレス凹凸模様付きロールを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
波状の凹凸パターンが表面に形成された凹凸模様形成シートは、従来から光拡散体や反射防止体などとして、利用されている。
例えば、特許文献１には、凹凸模様が形成された光拡散体として、光透過性基材の少なくとも片面に突起体が複数形成され、突起体の高さが2〜20μm、突起体の頂点の間隔が1〜10μm、突起体のアスペクト比が１以上のものが開示されている。また、突起体を形成する方法として、光透過性基材の表面を、ＫｒＦエキシマレーザー等のエネルギービームの照射により加工する方法が開示されている。
特許文献２には、波状の凹凸からなる異方性拡散パターンが片面に形成された光拡散体が開示されている。異方性拡散パターンを形成する方法として、感光性樹脂のフィルムにレーザー光を照射して露光し、現像して、片面に凹凸が形成されたマスターホログラムを形成し、そのマスターホログラムを金型に転写し、その金型を用いて樹脂を成形する方法が開示されている。
特許文献３〜５には、熱収縮性フィルムの表面に薄膜を形成し、熱収縮することにより、表面に畝状（波状）の凹凸を形成する技術が開示されている。
【０００３】
ところで、光拡散体等として使用する凹凸模様を有する樹脂シートを製造する際に、凹凸を有する金型から模様を転写する方法が一般的であるが、凹凸を有するロールにより連続的に凹凸模様を転写する技術が望まれている。凹凸模様を有するロールは、凹凸模様を有する平板シートをロールに巻きつけて製造できるが、この場合には、どうしても継ぎ目が発生する。
そこで、特許文献６では、シームレスロールが提案されている。
製造方法としては、ガラスチューブの外面に感光性樹脂を塗布し、レーザー光線などにより、筒の長さ（高さ）方向及び円周方向に一定寸法の幾何学的形状で露光する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２３３０７号公報
【特許文献２】特開２００６−２６１０６４号公報
【特許文献３】ＷＯ２００７／０９７４５４号公報
【特許文献４】特開２００８−２９９０７２号公報
【特許文献５】特開２００８−３０２５９１号公報
【特許文献６】特許第４２０６４４３号公報
【特許文献７】特開２０００−１１００２８号公報
【特許文献８】特開２００３−２５３５５５号公報
【特許文献９】特開２００８−２１４８２６号公報
【特許文献１０】特開平０６−１６６９０８号公報
【特許文献１１】特開２０１０−１８９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献６の方法によれば、シームレスの幾何学模様が刻印されたロールを製造することが可能である。しかし、凹凸の微細化の程度はレーザー光線の波長に依存し、ナノオーダーの微細凹凸は困難である。
また、レーザー光線で大きな径あるいは大きな幅のロールに微細な彫刻を正確に行うことは、精度の点で大変に困難であり、機械制御系は膨大なものとなる。
本発明は、工業的な規模で、表面にシームレスの凹凸模様を有するロールを安価に簡便に製造することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明は、以下の第１〜第５の発明、即ち、［１］〜［５］の発明の構成を採用する。
［１］  円柱支持体に連続繊維を隙間なくスパイラル巻きにし、固定した後に、該スパイラル巻きした表面形状を内面に転写したシームレス凹凸模様を有する中空鋳型を作成し、該中空鋳型の内面形状を表面に転写することを特徴とするシームレス凹凸模様付きロールの製造方法。
［２］  該連続繊維が撚糸であることを特徴とする、［１］に記載の凹凸模様付きシームレスロールの製造方法。
［３］  該連続繊維がモノフィラメントであることを特徴とする、［１］に記載のシームレス凹凸模様付きロールの製造方法。
［４］  該中空鋳型は電気メッキ法で作成されることを特徴とする、［１］〜［３］のいずれかに記載のシームレス凹凸模様付きロールの製造方法。
［５］  該中空鋳型は樹脂で作成されることを特徴とする、［１］〜［３］のいずれかに記載のシームレス凹凸模様付きロールの製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、表面にシームレスの凹凸模様を有する、工業的規模の大きさのロールを安価に簡便に製造することができる。また、凹凸の微細化の程度がナノメーターオーダーからマイクロメーターオーダーまで自由に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】円柱支持体に連続繊維を隙間なくスパイラル巻きしている模式図。
【図２】中空鋳型の構造を示す模式図。
【図３】樹脂製鋳型の内側に金属厚膜層を形成し、芯体を接合した場合の断面模式図。
【図４】シームレス凹凸模様付きロールの模式的斜視図。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を利用して、シームレス凹凸ロールを作成する工程の概略は以下の通りである。
（１）連続繊維を準備する。
（２）芯となる円柱支持体を用意し、その外側に連続繊維を隙間なくスパイラル巻きする。
（３）スパイラル巻きされた部分の表面を導電性加工する。
（４）導電性加工された部分に電気メッキを施して、外側に金属厚膜層を形成する。
（５）芯となる円柱支持体及びスパイラル巻きされた繊維を金属厚膜層から剥離し、内面に凹凸模様を有する金属厚膜製の中空鋳型を形成する。
（６）前記中空鋳型の内面の凹凸模様を転写することにより、外側に凹凸模様を有する、シームレス凹凸模様付きロールを製造する。
【００１０】
前記（６）の工程は、例えば、下記（６）−１、（６）−２のいずれかにより製造される。
（６）−１
中空鋳型の内部に、セラミックス前駆体を流し込み、硬化させ、外側の金属を酸で溶解するか、熱溶融して除去して、外側に凹凸模様を有する、シームレス凹凸模様付きロールを製造する。
（６）−２
前記金属厚膜とは異なる金属を電気メッキし、外側に凹凸模様を有する第二の金属厚膜から成る金属中空体を形成し、これに芯体を挿入して外側に凹凸模様を有する、シームレス凹凸模様付きロールを製造する。
なお、この方法を採用する場合は、前記（４）の工程で、金属厚膜層ではなく、蒸着により金属薄膜層を形成し、その外側を樹脂等で補強する構成としても良い。そして、蒸着金属薄膜層とは異なる金属で電気メッキして、第二の金属の厚膜から成る金属中空体を形成できる。
【００１１】
また、工程（３）以下を、以下のように変更する工程が可能である。
（３）’スパイラル巻きされた部分の表面に剥離剤を塗工する。
（４）’前記繊維をスパイラル巻きされた円柱支持体の外側に枠体を形成し円柱支持体と枠体の隙間に樹脂を流し込み、固化させる。
（５）’芯となる円柱支持体及びスパイラル巻きされた繊維を前記固化された樹脂から剥離して除去し、内面に凹凸模様を有する樹脂製の中空鋳型を作成する。
（６）’中空鋳型の内部に導電加工をする。
（７）’導電性加工された部分に金属メッキを施して、外面に凹凸模様を有する金属中空筒体を形成する。
（８）’金属中空筒体の内部に金属、セラミック等の中心筒体（芯体）を挿入し金属中空筒体と接着して一体のロールとする。
なお、上記（４）’および（５）’の樹脂に変えて、セラミックスを使用することも可能である。
【実施例】
【００１２】
＜実施例１＞
以下、前記（１）から（６）の工程を、具体的な例を挙げて、番号順に説明する。
工程（１）
連続繊維の製造
本発明に使用できる繊維としては、連続繊維であれば特に制限はないが、光拡散体の製造を前提とする場合、繊維の太さは0.1〜10μmの範囲であることが好ましい。また、反射防止体のような更に微細な凹凸を必要とする場合、1本の連続繊維で作成することは困難であるため、1本の繊維自体に0.1μm以下の微細構造を形成した繊維を使用することが好ましい。
繊維の材質としては、金属、炭素、セラミックス、天然高分子、合成高分子などのいずれでもよく、セラミックスとしてはガラス、炭化ケイ素、窒化ケイ素などのいずれでも良い。天然高分子としては絹糸などが例示される。
【００１３】
金属やセラミックスなどの無機系極細繊維は、取り扱いが危険であったり、人体への影響が懸念される場合もあるが、安全に使用できるものとして、炭素繊維系ではトレカ（東レ社登録商標）、セラミック系ではスーパーウール（新日化サーマルセラミックス社）などが挙げられる。
また、極細の天然繊維は価格が高いが、絹糸を使用することが可能である。
【００１４】
本発明に使用できる連続繊維として、合成高分子の繊維は、様々なタイプの繊維の作成が容易であり、また、寸法、形状に自由度があるため、最も使い易いものである。
合成高分子の組成としては、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリルなど、工業的に使用されている汎用樹脂が好ましいが、細くても強度があり、取り扱い易いものとして、アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、フッ素樹脂系繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリイミド繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリ乳酸繊維なども使用できる。
【００１５】
合成高分子繊維の形態としては、撚りのない繊維のモノフィラメントあるいはマルチフィラメントのいずれもが使用可能である。また、撚糸であっても良い。
合成高分子繊維のマルチフィラメントヤーンあるいは撚糸は各社より巻き取り状態で入手することが可能であり、例えばＰＶＡではクラロンＫ−II（クラレ社登録商標）、アラミドではトワロン（帝人社登録商標）、ＰＢＯではザイロン（東洋紡績社登録商標）などが挙げられる。
【００１６】
単繊維の太さが1μm未満となると、実質的に1本でとり扱うことは困難であり、サブミクロン以下のオーダーの構造を利用したい場合には、マルチフィラメントヤーンを使用する。極細単繊維のマルチフィラメントの作成は、海島構造の繊維を複数本合わせて延伸する方法が一般的で、そのままマルチフィラメントヤーンとして使用できるし、必要に応じて撚糸を作成しても良い。極細単繊維のマルチフィラメントあるいはその撚糸の作成には、例えば、特許文献７〜１１などに開示されている技術を利用することが可能である。
【００１７】
工程（２）
繊維をスパイラル巻きする円柱支持体としては、木製、プラスチック製、セラミックス製、金属性など何でも良く、円柱体で良い。本発明の円柱支持体は円筒状のもの含む。中空（円筒状）のプラスチック、アルミニウムまたは真鍮製の円柱支持体が経済的であり、取り扱いも容易である。スパイラル巻きに際しては図１のように1本の連続繊維（図では１本の太い撚糸）を繊維間の隙間がない状態で円柱支持体に巻きつけて行けばよい。なお、図では1本であるが、複数本を並べて同時に巻きつけても良い。巻き始め及び巻き終わりの部分は接着剤や粘着剤で円柱支持体に固定しておくことが好ましい。
【００１８】
工程（３）
以下の工程は、繊維をスパイラル巻きした表面の凹凸を電気メッキにより金属鋳型に写す方法である。
まず、スパイラル巻きされた部分の表面全体を導電性にする。具体的には、該表面に金属を真空蒸着するかスパッターリング蒸着する。あるいはＣＶＤ法を用いても良い。
【００１９】
工程（４）
次に、電気メッキ法により、前記導電加工された表面に金属メッキを行う。メッキの厚さは、メッキされた部分が金属性の中空筒として自立でき、その後の成形加工に耐えられる厚さであれば良く、1mm以上必要で、2〜5mm程度が好ましい。メッキされた金属は中間製品であり、最後にはなくなるものであるから、メッキを行う金属としては、特に制限はなく、銅、銀、鉄、鉛、亜鉛、錫、ニッケル、クロム、モリブデンあるいはこれらの適宜の合金が使用できる。
【００２０】
工程（５）
次に、電気メッキにより成形された金属の中空筒から、円柱支持体およびスパイラル巻きされた繊維を除去する。この工程を想定して、円柱支持体は内部から分割して除去できる構造にしておくことが好ましいが、円柱支持体表面に溶剤や水で溶解できる層を予め積層しておいても良いし、繊維自体を溶剤で溶解除去しても良い。
このようにして得られる、中空の金属筒体（中空鋳型）の内面は、前記スパイラル巻きされた繊維の凹凸形状および繊維表面の凹凸形状が転写された構造となる（図２参照）。
【００２１】
工程（６）
金属製の中空鋳型が得られれば、その内部にセラミックス前駆体を流し込み、硬化後に加熱し、金属を除去することにより、表面に凹凸を有するセラミックスロールを製造することができる。或いは、加熱し一定程度硬化した後に金属を除去してから更に高温で焼結することも可能である。
また、作成するセラミックスロールは必ずしもロール全体がセラミックスの塊でなく、別のセラミックスや金属などの中心材料の周りに前記した表面に凹凸を有するセラミックス層を形成しても良い。
【００２２】
本発明で用いるセラミック前駆体は、通常用いられるものであれば特に制限されないが、例えば酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどであり、平均粒子径が０．１μｍ〜０．５μｍ以下のような微細なものを用いることが好ましい。これらセラミック粒子にバインダーと溶媒を混合して前駆体とする。バインダーは、例えばエチレン系共重合体、スチレン系共重合体、アクリル樹脂系および酢酸ビニル系共重合体などで、セラミック１００質量部に対してバインダー３〜２０質量部が好ましい。溶媒としては、水、メタノール、エタノール、プロパノール、トルエン、酢酸エチルなど通常工業的に使用されるもので良い。セラミック前駆体は乾燥、予備焼成、焼成の順で硬化される。
＜実施例２＞
【００２３】
実施例１では、金属製の中空鋳型を使用する例を中心として説明したが、本発明の第５の発明を利用する場合、即ち、樹脂製の中空鋳型を利用する場合は、実施例１の工程（３）〜（６）の工程が変更され、以下のようになる。
工程（３）’
スパイラル巻きされた部分の表面全体を剥離加工する。具体的には、離型剤を塗布し乾燥させる。離型剤としてはシリコーン系あるいはフッ素系の市販の離型剤が使用できる。
また、繊維がポリオレフィン系のみから構成されている場合には、剥離加工を省略することができる。
【００２４】
工程（４）’
工程（３）’で製造されたスパイラル巻きされた円柱支持体を立てて、その外径より大きい枠体（例えばその外形よりやや大きい内径を有する中空で無底の筒体）を被せ、底を密封した後に、円柱支持体と枠体の間の空隙を埋めるように樹脂を充填し、固化する。
固化された樹脂が硬化樹脂である場合、充填する樹脂は熱硬化性樹脂と硬化剤の混合物、あるいは活性エネルギー線硬化性樹脂と光増感剤の混合物などである。この際に、熱硬化性樹脂にセラミック粉体を混合することも寸法安定性、耐熱性などの点で好ましい。
なお、枠体として、ここでは中空で無底の筒体を用いたが、目的は鋳型を作ることであり、例えば木枠のような多角柱の枠体であっても良い。
また、充填する樹脂として、熱可塑性樹脂を使用し、樹脂を溶融して注入することも可能である。樹脂はゴムであっても良い。
【００２５】
工程（５）’
次に、成形された樹脂製鋳型から、円柱支持体およびスパイラル巻きされた繊維を除去する。この工程は前記した工程（５）と同様である。
【００２６】
工程（６）’
得られた内面に凹凸を有する樹脂製の中空鋳型の内面に、導電性塗料を塗布し、乾燥する。この際に、導電性塗料中の金属粒子は、鋳型の凹凸レベルより1桁以上小さな粒子であることが好ましい。
【００２７】
工程（７）’
上記導電加工された面に電気メッキ法で金属メッキを行い、外面に凹凸が転写された金属製の中空筒を作成する。メッキする金属としては、前記工程（４）に記載したものが使用可能であるが、ここでは最終製品の凹凸ロールとなることから、硬度、割れ耐性、耐錆性なども考慮する必要があり、一般にスタンパーとして使用される、銅、銀、クロム、ニッケルなどを使用することが好ましい。メッキの厚さも前記工程（４）に記載した程度で良い。
【００２８】
工程（８）’
上記工程（７）’で作成された金属製の中空筒の内部に金属またはセラミックスの芯体を挿入し、金属製の中空筒と接合する。接合に際しては有機または無機の接着剤を芯体と中空筒の隙間に充填する方法が好ましいが、ネジ止めにしても良い。このようにして、芯材と金属層からなる、外面に凹凸を有するシームレス凹凸模様付きロールが作成できる（図３参照）。
最後に、樹脂製鋳型を溶剤や熱などを利用して、前記凹凸模様付きロールから剥離して、表面の金属厚膜層にシームレス凹凸模様を有するロールが完成する（図４参照）。なお、樹脂製鋳型の剥離は、芯体を接合する前でも良い。
【００２９】
実施例１の金属製の中空鋳型の場合にも、工程（６）に変えて、該鋳型内面に金属蒸着を施し、（６）’以後の工程を実施することも可能である。
更には、前記（６）’以後の工程を、セラミックス前駆体を使用し、セラミックスロールとすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
光拡散シート、偏光板、輝度向上シートなどの光学シートをロールトゥロールで転写法により製造するためのシームレス凹凸ロールの製造が可能になり、一方向の長さに制限のないシートが作成でき、光学分野での利用可能性が広がる。
【符号の説明】
【００３１】
（１）連続繊維
（２）芯体
（３）メッキ金属
（４）鋳型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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