(57)【要約】【課題】生産性がよく低コストでアスペクト比の高い微細な凸部が形成されたエンボスフィルムを製造する製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】周面に凹部１２ａが形成されて回転するエンボスロール１２と、エンボスロール１２に対向するように配置されてエンボスロール１２と反対方向に回転する加圧ロール１４と、を備え、エンボスロール１２と加圧ロール１４との圧接部位１６にフィルムを通過させる。圧接部位１６よりも上流側において、エンボスロール１２の周面をエンボスロール１２の外周側から局所的に減圧して、エンボスロール１２の回転によって圧接部位１６に向かう凹部１２ａ内を減圧し、減圧された凹部１２ａ内に凸部を形成するべき材料を押し込むことで、フィルム１の凸部１ａを形成する。【選択図】図１
2013180507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面に凹部が形成されて回転するエンボスロールと、エンボスロールに対向するように配置されてエンボスロールと反対方向に回転する加圧ロールと、を備え、エンボスロールと加圧ロールとの圧接部位にフィルムを通過させて、凸部が形成されたエンボスフィルムを製造する製造装置において、
前記圧接部位よりも上流側に、前記圧接部位を跨ぎ、前記エンボスロールの一部の周面と前記加圧ロールの一部の周面とによって画成され減圧された減圧室が形成されることを特徴とするエンボスフィルムの製造装置。
【請求項２】
前記エンボスロールの周面に近接して配置された第１シール板と、前記加圧ロールの周面に近接して配置された第２シール板が設けられて、第１シール板と第２シール板とで前記減圧室の一部を画成することを特徴とする請求項１記載のエンボスフィルムの製造装置。
【請求項３】
前記減圧室の上流側には、該減圧室に隣接して加圧ロールの少なくとも一部の周面によって画成され減圧された第２減圧室が形成されることを特徴とする請求項１または２記載のエンボスフィルムの製造装置。
【請求項４】
前記第２減圧室の真空度は、前記減圧室の真空度よりも低いことを特徴とする請求項３記載のエンボスフィルムの製造装置。
【請求項５】
さらに、前記圧接部位よりも下流側に、前記圧接部位を跨ぎ、前記エンボスロールの一部の周面と前記加圧ロールの一部の周面とによって画成され減圧された下流側減圧室が形成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のエンボスフィルムの製造装置。
【請求項６】
周面に凹部が形成されて回転するエンボスロールと、エンボスロールに対向するように配置されてエンボスロールと反対方向に回転する加圧ロールと、を備え、エンボスロールと加圧ロールとの圧接部位にフィルムを通過させて、凸部が形成されたエンボスフィルムを製造する製造方法において、
前記圧接部位よりも上流側において、前記エンボスロールの周面をエンボスロールの外周側から局所的に減圧して、エンボスロールの回転によって圧接部位に向かう凹部内を減圧し、
前記減圧された凹部内に凸部を形成するべき材料を押し込み、それをフィルムに転写することでフィルムの凸部を形成することを特徴とするエンボスフィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムの表面に凸部が形成されたエンボスフィルムの製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のエンボスフィルムの代表的な製造装置及び製造方法として、熱転写方式とＵＶ方式が知られている。
【０００３】
熱転写方式は、周面に凹部が形成されたエンボスロールとエンボスロールに対向する加圧ロールとを備えており、加熱したエンボスロールからの熱でフィルム表面を軟化させ、エンボスロールの凹部内に押し込み、フィルムの反エンボスロール面から加圧ロールを押圧することで、エンボスロールの凹部の形状をフィルムに転写成形する方法である。
【０００４】
ＵＶ方式は、周面に凹部が形成された彫刻ロール（エンボスロール）と彫刻ロールに対向する加圧ロールを備えており、ＵＶ硬化樹脂を彫刻ロールの凹部内に押し込み、フィルムの反彫刻ロール面側から加圧ロールを押圧することで、凹部内に充填されたＵＶ硬化樹脂をフィルムに転写した後、ＵＶを照射することにより樹脂を硬化して成形する方法である。
【０００５】
しかしながら、これらのいずれの方法においても、凸部のアスペクト比（凸部の高さをＨ、底面の差し渡し寸法（または直径）をＤとしたときの高さを底面で除した値＝Ｈ／Ｄ（図7参照））が高い場合に、エンボスロールに形成された凹部を忠実に転写することは困難であるという問題がある。特にアスペクト比が０．５以上となると、１００％忠実に凸部を形成することは困難である。
【０００６】
この原因は、エンボスロールの凹部内にエアポケットが形成されてしまうということにある。特にアスペクト比が高いとエアポケットが形成されやすい。
【０００７】
このようなエアポケットによる影響を無くすための方法として、例えば、装置全体を真空チャンバ内に配置して、バッチ方式で真空プレス成形することが知られているが、このようなバッチ方式は、プレスの度に真空引きをするための時間を要し、連続的に生産することができないために生産効率が悪く、さらには装置が大型化、複雑化し、エネルギ効率も悪いという問題がある。
【０００８】
または、例えば特許文献１では、エンボスロールが、固定された内輪と、回転可能な外輪とから構成され、内輪が減圧装置に接続され、外輪はその外周表面に形成された凹部から内周表面への貫通孔を有しており、内輪の外周表面の一部に形成された減圧溝から貫通孔を介して凹部内を減圧するようにしている。
【０００９】
しかしながら、この特許文献１の構成では、各凹部を貫通孔に連通させる必要があり、凹部が微細で多数ある場合には、貫通孔を形成することが不可能であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３９５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はかかる課題に鑑みなされたものであり、生産性がよく低コストでアスペクト比の高い微細な凸部が形成されたエンボスフィルムを製造することのできるエンボスフィルムの製造装置及び製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために、請求項１記載の発明は、周面に凹部が形成されて回転するエンボスロールと、エンボスロールに対向するように配置されてエンボスロールと反対方向に回転する加圧ロールと、を備え、エンボスロールと加圧ロールとの圧接部位にフィルムを通過させて、凸部が形成されたエンボスフィルムを製造する製造装置において、
前記圧接部位よりも上流側に、前記圧接部位を跨ぎ、前記エンボスロールの一部の周面と前記加圧ロールの一部の周面とによって画成され減圧された減圧室が形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記エンボスロールの周面に近接して配置された第１シール板と、前記加圧ロールの周面に近接して配置された第２シール板が設けられて、第１シール板と第２シール板とで前記減圧室の一部を画成することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記減圧室の上流側には、該減圧室に隣接して加圧ロールの少なくとも一部の周面によって画成され減圧された第２減圧室が形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記第２減圧室の真空度は、前記減圧室の真空度よりも低いことを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発明において、さらに、前記圧接部位よりも下流側に、前記圧接部位を跨ぎ、前記エンボスロールの一部の周面と前記加圧ロールの一部の周面とによって画成され減圧された下流側減圧室が形成されることを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、周面に凹部が形成されて回転するエンボスロールと、エンボスロールに対向するように配置されてエンボスロールと反対方向に回転する加圧ロールと、を備え、エンボスロールと加圧ロールとの圧接部位にフィルムを通過させて、凸部が形成されたエンボスフィルムを製造する製造方法において、
前記圧接部位よりも上流側において、前記エンボスロールの周面をエンボスロールの外周側から局所的に減圧して、エンボスロールの回転によって圧接部位に向かう凹部内を減圧し、
前記減圧された凹部内に凸部を形成するべき材料を押し込み、それをフィルムに転写することでフィルムの凸部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、エンボスロールと加圧ロールとの圧接部位よりも上流側に、減圧室を形成することによって、エンボスロールの凹部内を減圧することができ、これによって、凸部を形成するべき材料を、エンボスロールの凹部内に確実に押し込むことができる。こうして、凸部のアスペクト比が高くても、高い精度で凸部を形成することができるようになる。
【００１９】
エンボスロールの外周側からエンボスロールの周面を局所的に減圧するので、小型で構成が簡単であり、且つ低コストで実現することができ、また、ロールによって連続して製造することができるため、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るエンボスフィルムの製造装置を表す断面図である。
【図２】図１のエンボスフィルムの製造装置の上流側から見た図である。
【図３】図１のエンボスフィルムの製造装置の側面図である。
【図４】図１のエンボスフィルムの製造装置の圧接部位の拡大図である。
【図５】図１のエンボスフィルムの製造装置のシール板とロールの拡大図である。
【図６】本発明のエンボスフィルムの製造装置を含むシステム全体を表す概略図である
【図７】エンボスフィルムの（ａ）は部分拡大断面図、（ｂ）はその平面図である。
【図８】他の実施形態に係るエンボスフィルムの製造装置を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
この実施形態によるエンボスフィルムの製造装置１０は、図１及び図２に示すように、周面に多数の微細な凹部１２ａが形成されたエンボスロール１２と、エンボスロール１２に対向するように平行に配置される加圧ロール１４と、を備える。
【００２３】
エンボスロール１２は、例えば、金属ロールで構成することができ、その凹部１２ａは、製造するエンボスフィルム１に形成するべき凸部１ａに対応した寸法及び形状のものとなっている。
【００２４】
この例では、図７に示すような、光学フィルムのような機能性フィルムを製造するために、凹部１２ａは、ほぼ半球形形状をなしている。よってアスペクト比Ｈ／Ｄがほぼ０．５の半球形形状の凸部１ａを形成するように設定されている。複数の凸部１ａはレンズアレイを構成する。凹部１２ａの高さ及び底面の直径は、例えば、ｎｍ〜μｍのオーダの範囲とすることができ、また、凹部１２ａが形成されている表面積と凹部１２ａが形成されていない表面積との比率は、例えば略５０％程度とすることができる。
【００２５】
エンボスロール１２は、モータを含む駆動機構３１（図６参照）によって一定方向に回転駆動される。また、エンボスロール１２は図示しない加熱ヒータを内蔵しており、これによって、エンボスロール１２は加熱されてその周面は設定温度に制御される。
【００２６】
加圧ロール１４は、例えば、樹脂またはゴムといった弾性を持つ材料からなる被覆層１４ａによって周面が被覆されており、エンボスロール１２に向けて加圧機構３４（図６参照）によって設定圧力で押し付けられて、エンボスロール１２と反対方向に回転される。
【００２７】
図４に示すように、エンボスロール１２と加圧ロール１４とが圧接する圧接部位１６をフィルム１が通過する。フィルム１は、例えば、ＰＥＴフィルム、ポリプロピレンフィルム、アクリルフィルム等のプラスチックフィルムとすることができる。ここで、フィルム１は、加圧ロール１４に略１８０度の中心角の円弧に沿って巻き付けられており、加圧ロール１４と共に移動しつつ、円弧の中間地点で圧接部位１６を通過するようになっている。
【００２８】
さらに、前記圧接部位１６の上流側のエンボスロール１２と加圧ロール１４との間には、真空ボックス１８が設けられる。
【００２９】
真空ボックス１８は、ロールの長手方向に沿って設けられてフィルム１の横幅よりも大きな幅を有しており、大まかに、上板部１８ａと、下板部１８ｂと、上流側の圧接部位１６から離れた側に配置される背板部１８ｃと、側板部１８ｄと、を備える。そして、図５に示すように、上板部１８ａの先端には、エンボスロール１２の周面に僅かな隙間を持って接近するシール板２０ａが取り付けられており、下板部１８ｂの先端には、加圧ロール１４の周面に僅かな隙間を持って接近するシール板２０ｂが取り付けられている。シール板２０ａ、２０ｂは、各ロール１２、１４に可能な限り接近することが望ましく、各ロール１２、１４の周面に適した先端面形状を有している。しかしながら、各ロール１２、１４の周面の僅かなばらつき、及びフィルム１のばたつきを加味して隙間が設定されるとよく、好ましくは、０．３ｍｍ以下の隙間となっているとよい。また、エンボスロール１２の周面のばらつきの方が加圧ロール１４に巻き付けられたフィルム１のばたつきよりも変動が小さいと考えられるので、エンボスロール１２とシール板２０ａとの隙間の方が、加圧ロール１４とシール板２０ｂとの隙間よりも小さくなっている。これらの隙間を調整可能にするために、シール板２０ａ、２０ｂは、それぞれ上板部１８ａ、下板部１８ｂに沿ってロールに対して接離方向に調整可能となっている。
【００３０】
背板部１８ｃを貫通して吸引口１８ｈが形成されており、吸引口１８ｈは、ブロアといった減圧装置４０（図６参照）に連通している。
【００３１】
真空ボックス１８と、エンボスロール１２のシール板２０ａと接近する部位から圧接部位１６までの周面と、加圧ロール１４の圧接部位１６からシール板２０ｂと接近する部位までの周面とによって、圧接部位１６を跨ぎ減圧された減圧室２２が形成される。この減圧室２２は、減圧装置４０によって真空引きされており、大気圧よりも低い圧力となっている。例えば、真空度としては、０．５〜５．０ｋＰａ程度とするとよい。
【００３２】
好ましくは、図示したように、真空ボックス１８の加圧ロール１４に巻き付けられたフィルム１から見て上流側に、別の真空ボックス２４が設けられるとよい。
【００３３】
真空ボックス２４は、ロールの長手方向に沿って設けられており、大まかに、上板部２４ａと、下板部２４ｂと、上流側に配置される背板部２４ｃと、側板部２４ｄとを備えており、この中で、上板部２４ａは下板部１８ｂと共通の部品となっており、側板部２４ｄは側板部１８ｄと共通の部品となっている。そして、真空ボックス２４の下板部２４ｂの先端には、加圧ロール１４の周面に僅かな隙間を持って接近するシール板２０ｃが取り付けられる。シール板２０ｃと加圧ロール１４との隙間に関しては、シール板２０ｂと加圧ロール１４との隙間の関係と同様であり、シール板２０ｃは、適当な隙間とするべく、下板部２４ｂに沿って、加圧ロール１４に対して接離方向に調整可能となっている。
【００３４】
背板部２４ｃを貫通して吸引口２４ｈが形成されており、吸引口２４ｈは、ブロアといった減圧装置４０に連通している。
【００３５】
真空ボックス２４と、加圧ロール１４のシール板２０ｂと接近する部位からシール板２０ｃと接近する部位までの周面とによって、減圧された減圧室２６が形成される。この減圧室２６は、減圧装置４０によって真空引きされており、大気圧よりも低い圧力となっている。但し、減圧室２６の真空度は減圧室２２の真空度よりも低く（即ち高い圧力と）することが可能である。
【００３６】
図３に示したように、真空ボックス１８、２４の側板部１８ｄ、２４ｄのさらに両側には、支持板２８が設けられている。この支持板２８はエンボスロール１２の両端部及び加圧ロール１４の両端部において、圧接部位１６まで延びて、これらのロール１２、１４の周面に近接しており、これによって、減圧室２２、２６の側部を覆って、減圧室２２、２６の密閉性を図っている。
【００３７】
これらの真空ボックス１８、２４は、適宜、図示しない案内ガイドによってロールに対してその接離方向に移動可能になっているとよく、必要がないときには、ロールから離しておくことができるようにするとよい。
【００３８】
図６は、本発明のエンボスフィルムの製造装置を含むシステム全体を表している。同図を参照しながら、本発明の製造装置１０の作用を説明する。処理前のフィルム１は、ロール状に巻き上げられており、送り出し装置３０によって、連続的に送出される。そして、ガイドロール３２及びテンションロール３３によって案内されて、加圧ロール１４に対して巻き付けられながら、エンボスロール１２と加圧ロール１４とのそれぞれの回転方向に合わせて、前記圧接部位１６へと向かって進む。フィルム１は圧接部位１６において、加熱されたエンボスロール１２から伝達された熱により軟化し、加圧ロール１４の押圧力を受けてエンボスロール１２の凹部１２ａ内に押し込まれる。そして、フィルム１は凹部１２ａの形状が転写されることにより凸部１ａが形成されたエンボスフィルムとなり、テンションロール３５を介して巻取り装置３６に巻き取られる。
【００３９】
ここで、前記減圧室２２、２６は、減圧装置４０からヘッダ４２を介して分岐された管路を介して減圧されている。よって、回転するエンボスロール１２の凹部１２ａは、圧接部位１６に到達する前に、減圧室２２内に進入し、そこで、十分に減圧されることとなる。そのため、圧接部位１６において、凹部１２ａ内にエアポケットが形成されることなく、フィルム１の樹脂が凹部１２ａ内に確実に押し込まれて凸部１ａを形成する。こうして、アスペクト比が高い場合であっても、精度良く転写することができる。
【００４０】
また、減圧室２２には、圧接部位１６へと向かう加圧ロール１４の回転と共にフィルム１が常に進入しているが、減圧室２２に隣接する減圧室２６において前段の減圧を行うことで、減圧室２２の真空度を維持することができる。
【００４１】
ロールの長さが長いときには、真空ボックス１８、２４内にロールの長手方向の途中位置に適宜、仕切り板部１８ｆ、２４ｆ（図２参照）を設けて、減圧室２２、２６をロールの長手方向で分割するようにするとよい。そして、減圧装置４０からヘッダ４２を介して各分割された減圧室を減圧するとよい。これによって、ロールの長手方向に均一に減圧を行うことができる。
【００４２】
本実施形態によれば、目標のアスペクト比０．５以上に対し、９０〜１００％の精度で凸部１ａを転写することができる。仮に減圧室を全く設けない場合、アスペクト比が高くなるとエンボスロール１２の凹部１２ａにエアポケットが形成されやすく、１００％近い転写が可能なアスペクト比は多くても０．２程度である。エアポケットが形成されることを見越して、凹部１２ａを予め深くしておくことも考えられるが、この場合には製造される凸部１ａの高さを一定に制御することが非常に困難である。本実施形態によれば、１００％の精度で転写可能なアスペクト比を格段に高めることができる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、減圧室２２は、エンボスロール１２と加圧ロール１４の上流側に局所的に形成されて、エンボスロール１２の外周側から凹部１２ａを減圧しているので、小型で構成が簡単であり、且つ低コストに製造装置を構成することができる。また、各ロール１２、１４を用いて連続して製造することができるため、生産性を向上させることができる。
【００４４】
尚、減圧室は、さらに上流側のエンボスロール１２の周面または加圧ロール１４の周面に複数段、設けることも可能であり、または、図８に示すように、圧接部位１６の下流側に下流側減圧室５０、５２（減圧室５０のみでもよく、またはさらに追加の減圧室を設けてもよい）として設けることも可能である。下流側減圧室５０は、減圧室２２と同様に、真空ボックスと、圧接部位１６を跨ぎ、エンボスロール１２の一部の周面と、加圧ロール１４の一部の周面とによって形成される。
【００４５】
これによって、圧接部位１６の上流側及び下流側から真空度を高めることによって、圧接部位１６に到達する凹部１２ａの真空度を高めて、凸部１ａとなるべき材料を、エンボスロール１２の凹部１２ａ内に確実に押し込むことができる。
【００４６】
以上の実施形態は、熱転写方式に本発明を適用した例を説明したが、これに限るものではなく、ＵＶ方式に本発明を適用することも可能である。
【００４７】
また、以上の実施形態では、光学用等の機能性フィルムを製造する場合を例にとったが、これに限るものではなく、任意のエンボスフィルムに適用可能である。
【実施例】
【００４８】
直径３０μｍ、深さ１５μｍの半球形の凹部が形成されたエンボスロールを用いて、アクリルフィルム（住友化学工業(株)製  商品名「テクノロイ（登録商標）Ｓ００１Ｇ」、７５μｍ厚み）に凸部を形成した。製造条件は、以下のものとした。
【００４９】
加熱温度  １２０℃
圧接部位における線圧  ２５００Ｎ／ｃｍ
搬送速度  １０ｍ／ｍｉｎ
【００５０】
図１に示した実施形態に従い減圧室で減圧して（圧力３．３ｋＰａ）製造した結果、直径３０μｍ、高さ１４．０μｍの凸部（アスペスト比０．４７、目標のアスペクト比０．５に対する精度９３％）を形成することができた。
【比較例】
【００５１】
実施例と同じ製造条件の下で、減圧室を設けず全く減圧を行わずに製造した結果、直径３０μｍ、高さ１２．０μｍの凸部（アスペスト比０．４０、目標のアスペクト比０．５に対する精度８０％）を形成するにとどまった。
【符号の説明】
【００５２】
１  エンボスフィルム
１ａ  凸部
１０  製造装置
１２  エンボスロール
１２ａ  凹部
１４  加圧ロール
１６  圧接部位
２０ａ  シール板（第１シール板）
２０ｂ  シール板（第２シール板）
２２  減圧室
２６  減圧室（第２減圧室）
５０、５２  下流側減圧室
【図１】
2013180507.tif 000003
【図２】
2013180507.tif 000004
【図３】
2013180507.tif 000005
【図４】
2013180507.tif 000006
【図５】
2013180507.tif 000007
【図６】
2013180507.tif 000008
【図７】
2013180507.tif 000009
【図８】
2013180507.tif 000010