(57)【要約】【課題】表面に凹凸形状が形成された凹凸形状形成体を、空気の巻き込みによるフィルム表面の気泡欠陥を抑え、高品質で、スピードアップが可能で、生産性良く形成できる、凹凸形状形成方法および凹凸形状形成装置を提供する。【解決手段】ロール版５およびバックアップロール２を一定の温度に加熱する加熱機構を設け、熱可塑性フィルム１をバックアップロール２から直接加圧ロール４に受け渡した後、熱可塑性フィルム１をロール版５に押し付ける凹凸形状形方法であって、加圧ロール４の直径を、バックアップロール２の直径以下、中間ロール３の直径を、バックアップロール２の直径未満とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸形状を形成するためのロール版と、
熱可塑性フィルムを前記ロール版に押し付ける加圧ロールと、
前記加圧ロールに接する中間ロールと、
前記中間ロールに接し、前記加圧ロールを前記中間ロールを介して前記ロール版に押し付け、かつ、前記熱可塑性フィルムを予熱するバックアップロールと、
少なくとも、前記ロール版、前記加圧ロール、前記中間ロール、前記バックアップロールのいずれかに一定の温度に加熱する加熱機構とを備え、
前記熱可塑性フィルムに凹凸形状を付与する凹凸形状形成方法であって、
前記加圧ロールの直径を、前記バックアップロールの直径以下とし、
前記中間ロールの直径を、前記バックアップロールの直径未満として、前記熱可塑性フィルムをバックアップロールから直接加圧ロールに受け渡した後、前記熱可塑性フィルムをロール版に押し付けることを特徴とする凹凸形状形成方法。
【請求項２】
前記中間ロールが、前記バックアップロールの直径と前記加圧ロールの直径の幾何平均未満の直径である１本のロールであり、かつ、前記バックアップロール、前記中間ロール、前記加圧ロールの回転軸が同一平面上とし、前記熱可塑性フィルムをロール版に押し付けることを特徴とする請求項１に記載の凹凸形状形成方法。
【請求項３】
前記加圧ロールが前記ロール版に押し付けられていない状態において、前記バックアップロール、前記加圧ロール、または前記バックアップロールと前記加圧ロールを予熱した後に、前記熱可塑性フィルムをロール版に押し付けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凹凸形状形成方法。
【請求項４】
前記バックアップロールと前記加圧ロールの２本のロールに搬送ベルトを巻きかけ、前記搬送ベルトにより前記熱可塑性フィルムを搬送した後、前記搬送ベルトを介して前記熱可塑性フィルムを前記ロール版に押し付けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の凹凸形状形成方法。
【請求項５】
前記ロール版に押し付けた前記熱可塑性フィルムに対し、前記ロール版に密着した状態で紫外線を照射した後に、前記熱可塑性フィルムと前記ロール版を剥離することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の凹凸形状形成方法。
【請求項６】
前記ロール版に押し付けた前記熱可塑性フィルムに対し、表面温度が前記ロール版の表面温度よりも低い冷却剥離ロールを前記ロール版に押し当てながら前記熱可塑性フィルムと前記ロール版を剥離することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の凹凸形状形成方法。
【請求項７】
凹凸形状を形成するためのロール版と、
熱可塑性フィルムを前記ロール版に押し付ける加圧ロールと、
前記加圧ロールに接する中間ロールと、
前記中間ロールに接し、前記加圧ロールを前記中間ロールを介して前記ロール版に押し付け、かつ、前記熱可塑性フィルムを予熱するバックアップロールと、
少なくとも、前記ロール版、前記加圧ロール、前記中間ロール、前記バックアップロールいずれかに一定の温度に加熱する加熱機構とを具備し、
前記加圧ロールの直径が、前記バックアップロールの直径以下、
前記中間ロールの直径が、前記バックアップロールの直径未満
としたことを特徴とする凹凸形状形成装置。
【請求項８】
前記中間ロールが、前記バックアップロールの直径と前記加圧ロールの直径の幾何平均未満の直径である１本のロールであり、かつ、前記バックアップロール、前記中間ロール、前記加圧ロールの回転軸が同一平面上にあることを特徴とする請求項７記載の凹凸形状形成装置。
【請求項９】
前記加圧ロールが前記ロール版に押し付けられていない状態において、少なくとも前記バックアップロールか前記加圧ロールのいずれかに、予熱するための加熱機構を有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の凹凸形状形成装置。
【請求項１０】
前記バックアップロールと前記加圧ロールの２本のロールに搬送ベルトが巻きかけられており、前記フィルムが前記搬送ベルト上を搬送された後、前記搬送ベルトを介して前記ロール版に押し付けられる機構を有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の凹凸形状形成装置。
【請求項１１】
前記ロール版に押し付けられた前記フィルムに対し、前記ロール版に密着した状態で紫外線を照射する紫外線照射装置と、紫外線を照射した後に、前記フィルムと前記ロール版を剥離する機構とを有することを特徴とする請求項７〜１０記載の凹凸形状形成装置。
【請求項１２】
前記ロール版に押し付けられた前記フィルムに対し、表面温度が前記ロール版の表面温度よりも低い冷却剥離ロールを前記ロール版に押し当てながら前記フィルムと前記ロール版を剥離する機構を有することを特徴とする請求項７〜１１記載の凹凸形状形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に凹凸形状が形成され、特殊な光学効果を有するエンボスフィルム等のフィルム状物を、欠陥なく高品質で、かつ生産性よく形成するのに好適な、凹凸形状形成方法および凹凸形状形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイや照明といった光学装置向けの用途として、反射防止効果を有するエンボスフィルム、レンチキュラーレンズやフライアイレンズ等の平板状レンズ、光拡散フィルム、輝度向上フィルム、光導波路、プリズムシートといった、種々のフィルムが使用されている。
【０００３】
このようなフィルムとしては、表面に規則的な凹凸形状が形成されたものが公知であり、規則的な凹凸形状を形成する手法として各種の方法が知られている。
【０００４】
例えば、表面に規則的な凹凸形状が形成されている版胴表面に樹脂を塗布し、連続走行されるフィルムを版胴と圧胴とで挟み、版胴の樹脂をフィルムに接触させた状態で、電離放射線を樹脂に照射して硬化させ、その後フィルムを剥離ロールに巻き掛けて版胴から剥離させる内容が開示されている（特許文献１）。
【０００５】
また、連続走行されるフィルムの表面に予め樹脂を塗布しておき、このフィルムを、規則的な凹凸形状が形成されている版胴と圧胴とで挟み、版胴の凹凸形状を樹脂に転写させた状態で、電離放射線を樹脂に照射して硬化させ、その後フィルムを剥離ロールに巻き掛けて版胴から剥離させる内容が開示されている（特許文献２）。
【０００６】
上記のプロセスでは、搬送速度を増加させていくと、フィルム表面の硬化樹脂の膜と版胴との間に空気が巻き込まれ、フィルム表面に気泡による欠陥が発生するため、生産性を上げることができない。
【０００７】
また、特許文献１の方法では、版胴において樹脂が滞留しながら幅方向に押し広げられる滞留部を形成しているが、膜形成を不安定化させる懸念があり、また、スピードアップするほど、条件設定が難しくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３００７６８号公報
【特許文献２】特開２００１−６２８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、表面に凹凸形状が形成された凹凸形状形成体を、生産性良く高品質に形成できる、凹凸形状形成方法および凹凸形状形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための凹凸形状形成方法は、巻き出し装置から巻き出された熱可塑性フィルムを連続的に搬送し、
凹凸形状を形成するためのロール版と、
前記熱可塑性フィルムを前記ロール版に押し付ける加圧ロールと、
前記加圧ロールに接する中間ロールと、
前記加圧ロールを前記中間ロールを介して前記ロール版に押し付ける前記中間ロールに接するバックアップロールと、
前記中間ロールに接し、前記加圧ロールを前記中間ロールを介して前記ロール版に押し付け、かつ、前記熱可塑性フィルムを予熱するバックアップロールと、
少なくとも、前記ロール版、前記加圧ロール、前記中間ロール、前記バックアップロールいずれかに一定の温度に加熱する加熱機構とを備え、
前記加圧ロールの直径を、前記バックアップロールの直径以下、
前記中間ロールの直径を、前記バックアップロールの直径未満として、前記熱可塑性フィルムを前記バックアップロールから直接前記加圧ロールに受け渡した後、前記熱可塑性フィルムをロール版に押し付けるものである。
【００１１】
また、上記の中間ロールが、バックアップロールの直径と加圧ロールの直径の幾何平均未満の直径である１本のロールであり、かつ、バックアップロール、中間ロール、加圧ロールの回転軸が同一平面上とし、熱可塑性フィルムをロール版に押し付けることを特徴とする凹凸形状形成方法である。
【００１２】
また、上記加圧ロールがロール版に押し付けられていない状態において、バックアップロール、加圧ロール、またはバックアップロールと加圧ロールを予熱した後に、熱可塑性フィルムをロール版に押し付ける凹凸形状形成方法である。
【００１３】
また、上記のバックアップロールと上記の加圧ロールの２本のロールに搬送ベルトを巻きかけ、搬送ベルトにより熱可塑性フィルムを搬送した後、前記搬送ベルトを介して熱可塑性フィルムをロール版に押し付ける凹凸形状形成方法である。
【００１４】
また、上記のロール版に押し付けた熱可塑性フィルムに対し、ロール版に密着した状態で紫外線を照射した後に、熱可塑性フィルムとロール版を剥離する凹凸形状形成方法である。
【００１５】
また、上記のロール版に押し付けた熱可塑性フィルムに対し、表面温度がロール版の表面温度よりも低い冷却剥離ロールをロール版に押し当てながら熱可塑性フィルムとロール版を剥離する凹凸形状形成方法である。
【００１６】
また、上記の課題を解決するための凹凸形状形成装置は、凹凸形状を形成するためのロール版と、
熱可塑性フィルムをロール版に押し付ける加圧ロールと、
加圧ロールに接する中間ロールと、
中間ロールに接し、加圧ロールを前記中間ロールを介してロール版に押し付け、かつ、熱可塑性フィルムを予熱するバックアップロールと、
少なくとも、ロール版、加圧ロール、中間ロール、バックアップロールいずれかに一定の温度に加熱する加熱機構とを具備し、
加圧ロールの直径が、バックアップロールの直径以下、
中間ロールの直径が、バックアップロールの直径未満、
としたことを特徴とする凹凸形状形成装置である。
【００１７】
また、上記の中間ロールが、バックアップロールの直径と加圧ロールの直径の幾何平均未満の直径である１本のロールであり、かつ、バックアップロール、中間ロール、加圧ロールの回転軸が同一平面上にある凹凸形状形成装置である。
【００１８】
また、上記の加圧ロールがロール版に押し付けられていない状態において、少なくともバックアップロールか加圧ロールのいずれかに予熱するための加熱機構を有する凹凸形状形成装置である。
【００１９】
また、上記のバックアップロールと加圧ロールの２本のロールに搬送ベルトが巻きかけられており、熱可塑性フィルムが搬送ベルト上を搬送された後、搬送ベルトを介してロール版に押し付けられる機構を有する凹凸形状形成装置である。
【００２０】
また、上記のロール版に押し付けられた熱可塑性フィルムに対し、ロール版に密着した状態で紫外線を照射する紫外線照射装置と、紫外線を照射した後に、熱可塑性フィルムとロール版を剥離する機構とを有する凹凸形状形成装置である。
【００２１】
また、上記のロール版に押し付けられた熱可塑性フィルムに対し、表面温度がロール版の表面温度よりも低い冷却剥離ロールをロール版に押し当てながら熱可塑性フィルムとロール版を剥離する機構を有する凹凸形状形成装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、連続搬送されるフィルムの表面に凹凸形状を形成するためのロール版と、フィルムをロール版に押し付ける加圧ロールと、加圧ロールをロール版に間接的に押し付けるためのバックアップロールと、加圧ロールとバックアップロールの両方に接して、バックアップロールの押し付ける力を加圧ロールに伝達する、少なくとも１本以上の中間ロールとロール版を一定の温度に加熱する加熱機構とを用い、加圧ロールの直径はバックアップロールの直径以下であり、中間ロールの直径はバックアップロールの直径未満であり、フィルムをバックアップロールから直接加圧ロールに受け渡した後、ロール版に押し付けることにより、凹凸形状を形成することで、加圧ロールを小径化してもフィルムの予熱効果が高く、かつ、高い圧力を均一にかけることが可能である。
【００２３】
本発明のバックアップロールは、高い圧力を均一にかける機能と、フィルムを予熱する機能とを持たせている。また、本発明の形成方法では、加圧ロールを小径化した上で、予熱状態のフィルムの凹凸形状形成面にロールを接触させることなく抱き角を大きくすることができるため、凹凸形状形成時の気泡の噛み込みによる不具合が抑えられる。
【００２４】
さらに、バックアップロールの直径と加圧ロールの直径の幾何平均未満の直径である１本の中間ロールを、バックアップロール、中間ロール、加圧ロールの回転軸が同一平面上となるように配置することで、加圧ロールの圧力の均一性が高い凹凸形状形成方法とすることもできる。
【００２５】
中間ロールの直径がバックアップロールの直径と加圧ロールの直径の幾何平均未満であれば、フィルムがバックアップロールから加圧ロールへ搬送される際に、逆向きに回転する中間ロールと接触することがないため、接触による傷の発生等の不具合が回避できる。
【００２６】
さらに、バックアップロールおよび加圧ロールを加熱する機構を設け、これらのロールを予熱した状態で凹凸形状の形成を行うことで、稼動直後から安定して凹凸形状を形成することが可能な、凹凸形状形成方法とすることもできる。
【００２７】
凹凸形状の成形性は加圧ロールの温度により影響を受け、一般的に温度が低いと成形性は低下する。加圧ロールを予熱することで、凹凸形状の形成に必要な温度を加圧ロールに与えることができ、これにより、稼動直後から安定して凹凸形状を形成することが可能となる。
【００２８】
さらに、バックアップロールと加圧ロールに搬送ベルトを巻きかけ、この搬送ベルトでフィルムを搬送することで、フィルムの予熱効果がより高い凹凸形状形成方法とすることもできる。
【００２９】
予熱またはロール版の熱により加熱された搬送ベルトでフィルムを搬送することで、フィルムに十分な熱を与えることができ、これにより凹凸形状の成形性の向上が期待できる。
【００３０】
さらに、ロール版に押し付けたフィルムに対し、ロール版に密着した状態で紫外線を照射した後に、フィルムとロール版を剥離することで、凹凸形状の成形性が良好で、かつ、耐熱性の高いフィルムの形成が可能な、凹凸形状形成方法とすることもできる。
【００３１】
さらに、ロール版に押し付けたフィルムに対し、表面温度がロール版の表面温度よりも低い冷却剥離ロールをロール版に押し当てながらフィルムとロール版を剥離することで、凹凸形状の成形性が良好で、かつ、ロール版からの剥離性が良好な、凹凸形状形成方法とすることもできる。
【００３２】
また、本発明の凹凸形状形成装置によれば、上記の凹凸形状形成方法を実現する凹凸形状形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の凹凸形状形成装置の構成を示した概念図である。
【図２】本発明の凹凸形状形成装置の加圧機構を示した概念図である。
【図３】本発明の予熱機構を有する凹凸形状形成装置の、予熱状態における構成を示した概念図である。
【図４】本発明の凹凸形状形成装置における、他の構成を示した概念図である。
【図５】本発明の搬送ベルトを有する凹凸形状形成装置の構成を示した概念図である。
【図６】本発明の紫外線照射手段を有する凹凸形状形成装置の構成を示した概念図である。
【図７】本発明の冷却剥離ロールを有する凹凸形状形成装置の構成を示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明が適用される凹凸形状形成装置の構成を示しており、バックアップロール２、中間ロール３、加圧ロール４、ロール版５、冷却ロール６とで構成される。なお、本実施形態はロールｔｏロールでの形成が可能な装置であり、連続搬送される熱可塑性フィルム１を繰り出すための繰り出し装置や巻き取るための巻き取り装置等を組み合わせた構成とすることができる。
【００３５】
バックアップロール２は、加圧ロール４の幅方向に対して均等に圧力をかけるためのロールであるが、本発明においては加圧ロール４に直接接触するものではなく、中間ロール３を介して圧力を伝達する機構となっている。
【００３６】
図２は、本発明の加圧機構による力の伝わり方を、模式的に示したものであり、バックアップロール２にかけられた力は、中間ロール３、加圧ロール４を伝わってロール版５に与えられる。
【００３７】
本発明において、バックアップロール２と加圧ロール４の間に、中間ロール３を設ける理由は、バックアップロール２が連続する熱可塑性フィルム１の搬送用ロールとしての機
能も併せ持つためであり、中間ロールを設けることにより、バックアップロール２と加圧ロール４の回転方向を、搬送する熱可塑性フィルム１に対して同じ方向とすることができる。
【００３８】
バックアップロール２の直径は、加圧ロール４の直径以上とする必要がある。また、バックアップロール２と中間ロール３との接触部分の長さ（幅）は加圧ロール４と中間ロール３との接触部分の長さ以上であることが好ましい。これにより、加圧ロール４の長さ方向、つまり連続搬送される熱可塑性フィルム１の幅方向に対して、均等に加圧することができる。
【００３９】
さらに、バックアップロール２は、熱可塑性フィルム１を搬送する際に、熱可塑性フィルム１を加熱する、加熱ロールとしての機能も有する。バックアップロール２は加熱されたロール版５の熱を、加圧ロール、中間ロールを介して受けるため、稼働中は高温となり、これにより熱可塑性フィルム１を加熱することができる。
【００４０】
図１の白抜き矢印は、ロール版５に加熱機構を有する場合に稼働中に熱が伝わる方向を示したもので、加熱されたロール版５の熱は稼働中の接触回転により加圧ロール４、中間ロール３、バックアップロール２の順に伝えられる。
【００４１】
また、この方法では稼動開始直後のバックアップロール２の温度が低いが、バックアップロール２自体に加熱機構を設け、稼動開始直後に十分な熱を加えることも可能である。
【００４２】
また、バックアップロール２、中間ロール３、加圧ロール４、のいずれかのロールに加熱機構を有し、加圧ロール４をロール版５に押し付けていない状態でこれらのロールを接触回転させる機構を設けることでも、稼動直後に十分な熱を加えることが可能となる。
【００４３】
図３は、バックアップロール２に加熱機構を設け、予熱動作を行った場合の熱の伝わり方を模式的に示したものであり、稼動前の、熱可塑性フィルム１が通されていない状態において、バックアップロール２、中間ロール３、加圧ロール４を接触回転させながら、バックアップロール２を加熱することで、バックアップロール２の熱は中間ロール３、加圧ロール４の順に伝えられる。
【００４４】
バックアップロール２に加熱機構を設けることにより、バックアップロール２は中間ロール３、加圧ロール４よりも径の大きいロールとすることができるため、熱容量が大きくなり、安定した予熱効果を与えることができる点である。
【００４５】
さらに、バックアップロール２は稼働中に熱可塑性フィルム１を予熱するロールであり、このロールを直接加熱することで、熱可塑性フィルム１に安定して高い予熱効果を与えることができる。
【００４６】
バックアップロール２にて熱可塑性フィルム１を予熱することにより、熱可塑性フィルム１への凹凸形状の成形安定性を向上することができるが、加えて、加圧ロール４とロール版５による急激な加熱による熱ジワの発生を抑制する効果も期待できる。
【００４７】
熱可塑性フィルム１に十分な予熱効果を与えるため、バックアップロール２における熱可塑性フィルム１の抱き角は９０°以上であることが好ましく、さらには１２０°以上であることがより好ましい。
【００４８】
一方、中間ロール３に加熱機構を設けることにより、中間ロール３はバックアップロール２と加圧ロール４の両ロールに接しているため、両ロールに均等に予熱効果を与えるこ
とができる。
【００４９】
また、加圧ロール４に加熱機構を設けることのメリットとしては、熱可塑性フィルム１をロール版５に押し付けて凹凸形状を形成する際の温度を高くできる点が挙げられる。
【００５０】
予熱動作を行うための加熱機構を設ける場合、その表面温度はロール版５の表面温度を上限として、温度差が１００℃以内となるように設定するのが好ましく、温度差が５０℃以内となるように設定するのがより好ましい。この温度差が、１００℃以内であれば、稼動直後に、温度差に起因する不具合が発生してしまうこと防止することが可能であり、５０℃以内であれば稼動直後から凹凸形状の十分な成形性を得ることができるため好ましい。
【００５１】
バックアップロール２の材質は加圧ロール４に均一に圧力を伝達できるものであればよく、一般的な金属ロール、樹脂ロール、ゴムロール等を用いることができるが、凹凸形状形成を非常に高い圧力で行う場合には十分な強度を有する金属ロールを用いることが好ましい。
【００５２】
また、バックアップロール２は稼働中に受ける熱および予熱機構を有する場合はその熱の影響を受けた状態で加圧されるため、その環境に十分耐えられる材質である必要がある。
【００５３】
バックアップロール２は必要に応じて駆動機構を設けることができる。例えば、稼働中はテンデンシー駆動、予熱中は直接駆動を行うような構成とすることも可能であり、これは、予熱中はロール版５と接触することなく強制的に回転させる必要があるのに対し、稼働中はロール版５の回転速度に合わせてバックアップロール２の回転速度を調整する必要があるような場合に有効である。
【００５４】
中間ロール３は、バックアップロール２の圧力を加圧ロール４に伝達するためのロールであり、従ってこれら２本のロールに接触するロールである。中間ロール３は２本以上とすることもでき、図４は中間ロール３が２本の場合の本発明の凹凸形状形成装置の構成を示した概念図である。
【００５５】
中間ロール３はバックアップロール２および加圧ロール４に直接接触するため、その回転方向は熱可塑性フィルム１の搬送方向とは逆向きになる。このため、中間ロール３は熱可塑性フィルム１に接触しないように設置する必要がある。
【００５６】
中間ロール３が１本の場合、バックアップロール２、中間ロール３、加圧ロール４の回転軸が同一平面上、つまり、これら３本のロールが一直線上に並んだ構成の時に、圧力を均一に伝達する効果が最も高くなるが、この時、中間ロール３の直径がバックアップロール２と加圧ロール４の直径の幾何平均未満であれば、熱可塑性フィルム１は中間ロール３に接触することなく搬送される。
【００５７】
中間ロール３は、バックアップロール２と同様の材質を用いることができる。また、加熱機構や駆動機構を設けることも可能である。これらを設ける理由はバックアップロール２についてこれらを設ける理由と同様である。
【００５８】
加圧ロール４は、熱可塑性フィルム１をロール版５に押し付けることでロール版５に設けられた凹凸形状の反転形状を熱可塑性フィルム１に形成するためのロールである。本発明において、加圧ロール４はバックアップロール２からの力を、中間ロール３を介して受ける構成となっている。
【００５９】
加圧ロール４により熱可塑性フィルム１をロール版５に押し付ける際、ロール版５に設けられた凹凸形状によっては熱可塑性フィルム１とロール版５の間に空気が閉じ込められてしまい、成形不良が発生することがある。
【００６０】
このとき、加圧ロール４の直径を小さくすることで空気が逃げやすくなり、成形不良の発生が抑えられる。加圧ロール４の直径は形成する凹凸形状に応じて設計する必要があるが、２００ｍｍ以下が好ましく、１００ｍｍ以下がより好ましい。
【００６１】
加圧ロール４の直径が２００ｍｍ以下であれば、線状に加圧される加圧部分の接触面積が小さくなることで、構造高さが１０μｍ以下であるような微細構造において気泡の噛み込みを抑えることが可能であり、１００ｍｍ以下であれば構造高さ１０μｍを超える凹凸形状であっても気泡の噛み込みを抑えることが可能であるため好ましい。
【００６２】
加圧ロール４の材質は熱可塑性フィルム１をロール版５に均一に押し付けられるものであればよく、一般的な金属ロール、樹脂ロール、ゴムロール等を用いることができるが、形成する材料や凹凸形状の大きさ、アスペクト比等の条件に応じて適宜選択する必要がある。
【００６３】
例えば、熱可塑性フィルム１に比較的成形性の高い材料を用い、凹凸形状の高さが１０μｍを超えるような形状を生成するような場合、形状をムラなく形成するためにはゴムロールを用いることが好ましい。
【００６４】
また、加圧ロール４はロール版５の熱を受けた状態で加圧されるため、その環境に十分耐えられる材質である必要がある。耐熱性の高いゴムロールとしては、シリコーンゴムやフッ素ゴム等が挙げられる。
【００６５】
また、加圧ロール４は、加熱機構や駆動機構を設けることも可能である。これらを設ける理由はバックアップロール２についてこれらを設ける理由と同様である。
【００６６】
ロール版５は、その表面に凹凸形状を有するロールであり、熱可塑性フィルム１に形成する形状と凹凸が反転した形状を有するものであり、凹凸形状はシリンダーに直接設けてもよいし、円筒状または平板状のモールドを巻き付けて使用してもよい。
【００６７】
ロール版５の凹凸形状は、切削、腐食、彫刻、レーザー加工、電子線加工等の方法を用いて作成することが可能である。また、円筒状または平板状のモールドを用いる場合には、これらの方法を用いて作成した原版をさらに転写、電鋳等の方法により複製して使用することも可能である。
【００６８】
ロール版５の凹凸形状の材質は各種金属および樹脂、ガラス等を用いることが可能である。金属の例としては鉄、クロム、ニッケル、銅、アルミニウムやその合金が挙げられ、凹凸形状の最表面に数μｍ程度の厚みのメッキ処理を行ってもよい。凹凸形状に樹脂やガラスを用いる場合、これらは主に円筒状または平板状のモールドが用いられる。
【００６９】
熱可塑性フィルム１に形成される凹凸形状としては、レンチキュラーレンズ、プリズムレンズ、マイクロレンズアレイ、フレネルレンズや、より微細な構造である回折格子、無反射構造等が用いられるため、ロール版５の凹凸形状は、この反転形状が形成されたものとなる。
【００７０】
凹凸形状の構造の深さは０．０１μｍ〜５０μｍ程度とすることができ、凹凸形状の構
造のピッチは０．０１μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。
【００７１】
ここで言うピッチとは、レンチキュラーレンズ、プリズムレンズ、マイクロレンズアレイ、および、より微細な構造といった、単一構造の繰り返しにより構成されるものにおいてはその構造の間隔を意味し、フレネルレンズのように複数の溝により構成されるような構造においてはその溝の間隔を意味する。
【００７２】
また、ロール版５の幅は０. １以上１．５ｍ以下が一般的に採用され、これに応じて、熱可塑性フィルム１の幅についても０．１以上１．５ｍ以下が一般的に採用される。ロール版５の幅が０. １以上であれば、熱可塑性フィルム１が成形時に熱の影響を受けても比較的安定して搬送を行うことが可能であり、１．５ｍ以下であればロールの歪みが少なく、かつ、ロール全体にかける荷重を抑えることができるため好ましい。
【００７３】
また、ロール版５は駆動機構を有することが好ましい。ロール版５の回転速度を基準として熱可塑性フィルム１の搬送を行うことで、寸法安定性の高い凹凸形状の形成が可能となる。
【００７４】
さらに、ロール版５は加熱機構を有することが好ましい。これは熱可塑性フィルム１に凹凸形状を形成する際に熱可塑性フィルム１の表面を軟化させることで、凹凸形状の形成率を向上させるためである。
【００７５】
加熱機構としては温水、熱媒体油、誘導加熱、赤外線ヒーター等の手段を用いることができ、このうち温水や熱媒体油はロール版内部から加熱する方式、赤外線ヒーターは外部から加熱する方式を採用することができる。誘導加熱に関しては、内部からの加熱と外部からの加熱の両方の方式を採用することができる。
【００７６】
ロール版５の加熱温度は特に限定されないが、熱可塑性フィルム１の表面が軟化し、かつ、熱可塑性フィルム１自体が破断したり大きな寸法変化が生じたりしない温度範囲内である必要があり、このため、熱可塑性フィルム１の基材として例えばＰＥＴを用いるような場合には、加熱温度の上限は１５０〜２００℃程度となる。加熱温度が１５０度以上であれば、ＰＥＴ基材上にポリプロピレンやアクリルといった樹脂を凹凸形状形成層として設けた場合においても十分な成形性が得られ、２００℃以下であれば高温によるＰＥＴ基材の破断が発生しないため好ましい。
【００７７】
ここで、本発明の凹凸形状形成に用いる熱可塑性フィルム１について説明する。本発明により凹凸形状を形成する熱可塑性フィルム１は、単一の層からなるものであってもよいし、複数の層からなるものであってもよい。
【００７８】
また、各層は単一の材料である必要はなく、複数の樹脂や無機粒子からなるものでもよく、さらに、熱可塑性フィルム１が複数の層からなる場合には、金属や金属酸化物のみからなる層を含んでいてもよい。
【００７９】
熱可塑性フィルム１が複数の層からなる場合、例えばＰＥＴ等の基材上に、基材よりも熱変形しやすい材料を積層し、この層を凹凸形状形成層として用いることができ、これにより、熱可塑性フィルム１全体としての強度を確保しつつ、凹凸形状の成形性を向上することが可能となる。
【００８０】
図５は、バックアップロール２と加圧ロール４に搬送ベルト７を巻きかけた場合の本発明の凹凸形状形成装置の構成を示す概念図である。搬送ベルト７を用いる場合、ロール版５への熱可塑性フィルム１の押し付けは、加圧ロール４自体ではなく搬送ベルト７を介し
て行われる。
【００８１】
また、図５に示すように、熱可塑性フィルム１はバックアップロール２から加圧ロール４に抱かれロール版５に押し付けられるまでの間、搬送ベルト７により搬送され、搬送ベルト７は加熱機構を有するロールから受ける熱および予熱機構を有する場合はその熱により加熱されるため、熱可塑性フィルム１についても搬送ベルト７により搬送される間に加熱される。この熱可塑性フィルム１の予熱効果により、熱可塑性フィルム１への凹凸形状の成形性を向上することができる。
【００８２】
搬送ベルト７の材質は各種金属およびゴム等を用いることができる。搬送ベルト７は熱可塑性フィルム１をロール版５に直接押し付ける役割を持ち、その平滑性や硬度が成形性に影響を与えるため、形成したい形状に合わせて適宜選択する必要がある。
【００８３】
また、巻きかけた搬送ベルト７の張力は熱による影響を受けるため、別途張力調整機構を設けてもよい。
【００８４】
図６は、紫外線照射手段を有する凹凸形状形成装置の構成を示しており、この装置構成においては、加圧ロール４によりロール版５に押し付けられた熱可塑性フィルム１に対し、熱可塑性フィルム１とロール版５が密着したままの状態で、紫外線ランプ８により紫外線を照射した後、剥離ロール９を用いて熱可塑性フィルム１をロール版５から剥離する。
【００８５】
この構成の凹凸形状形成装置に用いる熱可塑性フィルム１には、紫外線により硬化する樹脂を有する層を含んだものを用いる。
【００８６】
紫外線により硬化する樹脂を有する層は、硬化前は液状であってもよいが、凹凸形状形成時点において溶剤等の揮発成分は除去されている必要がある。このため、本発明の装置と繰り出し装置の間に塗工装置および乾燥装置を設けることも可能である。
【００８７】
塗工装置および乾燥装置としては、グラビア、リバースグラビア、キスリバース、ダイ、リップ、コンマ等の一般的な塗工方式およびそれに付随した乾燥装置が用いられるが、無溶剤塗工の場合は乾燥装置を省略することもできる。
【００８８】
紫外線により硬化する樹脂を紫外線ランプ８により硬化させることにより、熱可塑性フィルム１に形成された凹凸形状が剥離後に変形したり、凹凸形状を構成する材料の一部がロール版５に取られたりすることを防止することができる。
【００８９】
紫外線ランプ８としては、水銀ランプ、メタルハライドランプといった放電ランプや、紫外線領域の発光波長を有するＬＥＤランプ等を用いることができるが、熱可塑性フィルム１の硬化特性に合わせたものを適宜選択する必要がある。
【００９０】
図６のように、紫外線ランプ８をロール版５の外側に設置する場合、熱可塑性フィルム１を構成する層には硬化に寄与する波長の紫外線を透過する材質を用いる必要があり、ロール版５が例えばガラスモールドのように紫外線を透過する材質から構成される場合には、紫外線ランプ８をロール版５の内部に設置することも可能である。
【００９１】
剥離ロール９は、熱可塑性フィルム１をロール版５から安定して剥離するためのものである。熱可塑性フィルム１をロール版５から剥離する時点で、熱可塑性フィルム１の表面には凹凸形状が形成されており、熱可塑性フィルム１をロール版５から剥離するために必要な力はこの凹凸形状により影響を受ける。
【００９２】
凹凸形状が均一なパターンではない場合、剥離に必要な力は局所的に異なったものとなるため、剥離ロール９を用いずに熱可塑性フィルム１をロール版５から剥離しようとすると、剥離が安定せず、いわゆるジッピングが発生することがある。
【００９３】
剥離ロール９の材質としては、一般的な金属ロール、樹脂ロール、ゴムロール等を用いることができるが、剥離ロール９はロール版５の熱の影響を受けるため、その環境に十分耐えられる材質である必要がある。
【００９４】
また、剥離ロール９についても、バックアップロール２と同様、加熱機構を設けることもできる。剥離ロール９の温度は熱可塑性フィルム１の凹凸形状の成形性そのものには影響しないが、剥離ロール９を加熱することにより、特に剥離の重い凹凸形状の深いものでも剥離を軽くしたり、シワや割れを軽減することができる。
【００９５】
図７は、冷却剥離ロール１０を有する凹凸形状形成装置の構成を示しており、熱可塑性フィルム１の材質によっては、加圧ロール４によりロール版５に押し付けられて凹凸形状が形成された後、温度が高い状態のまま剥離を行うと、形成された凹凸形状が剥離後に変形したり、凹凸形状を構成する材料の一部がロール版５に取られたりすることがある。
【００９６】
これを防止するため、加圧ロール４によりロール版５に押し付けられた熱可塑性フィルム１を加圧ロール４では剥離せず、熱可塑性フィルム１とロール版５が密着したままの状態で搬送した後、冷却剥離ロール１０を用いて熱可塑性フィルム１をロール版５から剥離する構成を用いることができる。
【００９７】
冷却剥離ロール１０は冷却機構を有するロールであり、冷却機構としては内部からの水冷や空冷、外部からの空冷、また、これらの手段により冷却した他のロールを接触回転させることによる外部からの冷却等の手段を単独もしくは組み合わせて用いることができる。
【００９８】
冷却剥離ロール１０の表面温度はロール版５の表面温度よりも低い温度となるように設定されるが、あまり温度差を大きくしすぎると凹凸形状によっては剥離が重くなったり、シワや割れといった不具合が発生することがある。
【００９９】
また、冷却剥離ロール１０はロール版５の熱を稼働中に常時受けるため温度差を大きすぎると、冷却剥離ロール１０の冷却に必要なエネルギーと、ロール版５が冷却剥離ロール１０により奪われた熱を補うために必要なエネルギーが増加してしまう。一方、温度差が小さすぎると成型した凹凸形状がくずれてしまうため、冷却剥離ロール１０とロール版５の温度差は、１０〜５０℃程度となるよう設定される。
【０１００】
冷却剥離ロール１０はロール版５の表面との温度差を一定に保つことが目的であるため、冷却機構に加え加熱機構を設けてもよい。これにより、稼動前には冷却剥離ロール１０の温度が低くなりすぎないように加熱を行うが、稼働中はロール版５から受ける熱による温度上昇を抑えるように冷却を行うといった動作をさせることが可能となる。温水や熱媒体油による温調機構は、冷却および加熱の両方の機能を有する機構として用いることができる。
【０１０１】
また、冷却剥離ロール１０は紫外線照射手段を有する凹凸形状形成装置の剥離ロール９に代えて使用することも可能である。
【０１０２】
冷却剥離ロール１０の材質としては、冷却手段に応じて、一般的な金属ロール、樹脂ロール、ゴムロール等を適宜選択して用いることができる。金属ロールは熱伝導性が高いため、ロール内部から温水や熱媒体油による温調を行う場合の温度制御の応答性が高い。一方、樹脂ロールやゴムロールは熱伝導性が低いため、周囲の環境が急激に変化しても温度が変化しにくいというメリットがある。このため、樹脂ロールおよびゴムロールの冷却および加熱の温調機構は、外部からの接触によるものが好ましい。
【０１０３】
また、剥離ロール９および冷却剥離ロール１０は熱可塑性フィルム１を介してロール版５に押し当てる機構となっているため、ロールの硬度が高い場合、形成する凹凸形状によっては熱可塑性フィルム１およびロール版５にダメージを与えることがある。このような場合には、ロール材質としてゴムロールを用いることが好ましい。
【符号の説明】
【０１０４】
１・・・熱可塑性フィルム
２・・・バックアップロール
３・・・中間ロール
４・・・加圧ロール
５・・・ロール版
６・・・冷却ロール
７・・・搬送ベルト
８・・・紫外線ランプ
９・・・剥離ロール
１０・・・冷却剥離ロール
【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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