(57)【要約】【課題】賦形ロール温度に依存することなく、薄物の樹脂シートであっても、微細パターンを高精度に賦形し、高性能な光学用樹脂シートを歩留まりよく製造すること。【解決手段】賦形ロール１２とＴダイ１６との間の空間部に、高周波電源２２により作動するコロナ放電装置２０の放電電極２１を配置し、放電電極２１によるコロナ放電によって溶融樹脂シート１００の溶融樹脂シート１００の被賦形表面１００Ａにコロナ放電処理を施す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に賦形パターンを形成されている賦形ロールの前記外周面に、Ｔダイよりのシート状の溶融樹脂シートの一方の表面を密着させて、前記溶融樹脂の表面に賦形パターンを賦形するシート成形装置において、
前記賦形ロールと前記Ｔダイとの間の空間部に、高周波電源により作動するコロナ放電装置の放電電極が配置され、前記放電電極によるコロナ放電によって前記溶融樹脂の前記一方の表面にコロナ放電処理を施すことを特徴とするシート成形装置。
【請求項２】
前記放電電極は前記第２のロールのロール軸線方向に沿って配置された放電ワイヤによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシート成形装置。
【請求項３】
前記溶融樹脂の前記一方の表面とは当該溶融樹脂を隔てた反対の側に、放電電極によるコロナ放電を収束させる放電収束バーが配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のシート成形装置。
【請求項４】
前記溶融樹脂の前記一方の表面とは当該溶融樹脂を隔てた反対の側に、帯電装置の帯電電極が配置され、前記溶融樹脂に帯電処理を施すことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のシート成形装置。
【請求項５】
外周面に微細パターンを形成されている賦形ロールの前記外周面に、Ｔダイよりのシート状の溶融樹脂シートの一方の表面を密着させて、前記溶融樹脂の表面に微細パターンを賦形するシート成形方法において、
高周波電源により作動するコロナ放電装置の放電電極によるコロナ放電によって前記溶融樹脂の前記一方の表面にコロナ放電処理を施し、コロナ放電による改質作用によって、前記溶融樹脂の前記一方の表面の、前記賦形ロールの前記外周面に対する密着性を高めることを特徴とするシート成形方法。
【請求項６】
前記溶融樹脂の前記一方の表面とは当該溶融樹脂を隔てた反対の側において、放電電極によるコロナ放電を放電収束バーによって収束させることを特徴とするシート成形方法。
【請求項７】
帯電装置の帯電電極によって前記溶融樹脂に帯電処理を施し、静電作用によって、前記溶融樹脂の前記一方の表面の、前記賦形ロールの前記外周面に対する付着性を高めることを特徴とする請求項５または６シート成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シート成形装置および方法に関し、特に、賦形ロールを用いて押出成形法によって、プリズムシート等、シート表面に微細凹凸形状（微細パターン）を有する光学用樹脂シート等を高精度に転写（賦形）成形するシート成形装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリズムシート等の微細パターンを有する光学用樹脂シートを成形する方法として、Ｔダイよりのシート状の溶融樹脂シートの一方の表面を、外周面に微細な賦形パターン（微細パターン）を形成されている賦形ロールの前記外周面に、タッチロール等を用いて密着させることにより、溶融樹脂の表面に微細パターンを賦形する押出成形法によるものが知られている。
【０００３】
最近の微細賦形のパターンは、配列のピッチや形状の凹凸が微細であるばかりではなく、個々のパターン要素のシャープなエッジを要求される例が多い。一般的に、溶融樹脂を賦形成形する場合には、賦形ロールに刻まれた賦形パターンに、上流でＴダイによって板状（シート状）に成形された溶融樹脂を供給し、この樹脂を挟み込む形で設置された押付けロールによって賦形ロール側に強力に押付ける方法が取られる。
【０００４】
対象となる樹脂シートが比較的厚物で、賦形パターンの起伏が緩やかで、賦形パターン谷部(成形品山部)のエッジが、緩やかな形状である場合には問題は発生し難いが、対象シートが薄物で、賦形パターンの起伏が直線的で、競形パターン谷部(成形品山部)のエッジがシャープな形状である場合には、ロール賦形部の谷部(成形品の山部)での成形が、期待される形状に成形できないという問題が発生し易い。
【０００５】
これに対して従来の成形法では、賦形ロールを一定の温度に温度調整し、前段のＴダイから高温の板状樹脂を供給し、この樹脂を賦形ロールと挟み込む形で配置した押付けロールで、強力に押し付けて賦形成形する（例えば、特許文献１、２）。
【０００６】
この従来法は、基本的には、賦形パターンの粗さには関係なく、また樹脂の種類にも関係なく同じ手法が取られてきた。賦形されるパターンは、従来では150μｍ以上のピッチが一般的には多かったが、最近の要求では、数１０μｍのピッチで、高さも数１０μｍというように微細になってきている。この賦形パターンの微細化の推移とともに、現状光学用途で要求されるシートの厚さは、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度から、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度に薄くなる傾向がある。
【特許文献１】特開２０００−２１１０２４号公報
【特許文献２】特開２００６−３１５２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
成形されるシートの厚さが薄く、賭形パターンが微細でシャープなエッジを有する場合には、樹脂が賦形ロールに接触し始めると、樹脂の賦形ロールとの接触表面が急激に冷却される。シート厚さが薄いほど、樹脂シートの単位長さ当りの熱エネルギも低く、賦形ロールでの賦形成形部において、シートの厚さ中央部から表面へ移動できる熱エネルギも低くなる。これに対して賦形パターンが微細になるほど、樹脂表面は鏡面ロールで冷却される状況に近づき、賦形面全面の粘度上昇も速くなる。
【０００８】
このことにより、賦形ロールによる賦形成形部において、賦形ロールの賦形パターンの谷部(成形品の山部)への樹脂の入り込みが悪くなる。この結果として、成形された樹脂シートの微細パターンの山部のシャープエッジが得られず、樹脂の温度−粘度特性と賭形パターン、ロール温度等の組合せ条件に見合った丸みを持った形状になってしまうという欠陥が出易くなる。
【０００９】
このことに対して、従来は、賦形ロールの表面温度を上げて賦形部での樹脂表面温度をできるだけ下げず粘度の上昇を抑えているが、賦形面の全面を、均一に高精度に温度維持しないと、賦形パターンのピッチ精度等に支障を来すことになる。ロール温度自身を内部の温調熱媒体により高く維持する方法もあるが、この場合には、成形後の樹脂シートを賦形ロールから離型する場合に、樹脂シートの賦形面が高温で、賦形ロールへの付着力が強く、ロール賦形面から、容易に離型しなくなるという障害が出易くなる。
【００１０】
この発明が解決しようとする課題は、賦形ロール温度に依存することなく、薄物の樹脂シートであっても、微細パターンを高精度に賦形し、高性能な光学用樹脂シートを歩留まりよく製造することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によるシート成形装置は、外周面に賦形パターンを形成されている賦形ロールの前記外周面に、Ｔダイよりのシート状の溶融樹脂シートの一方の表面を密着させて、前記溶融樹脂の表面に賦形パターンを賦形するシート成形装置において、前記賦形ロールと前記Ｔダイとの間の空間部に、高周波電源により作動するコロナ放電装置の放電電極が配置され、前記放電電極によるコロナ放電によって前記溶融樹脂の前記一方の表面にコロナ放電処理を施すことを特徴としている。
【００１２】
この発明によるシート成形装置は、好ましくは、前記放電電極は前記第２のロールのロール軸線方向に沿って配置された放電ワイヤによって構成されていることを特徴としている。
【００１３】
この発明によるシート成形装置は、好ましくは、更に、前記溶融樹脂の前記一方の表面とは当該溶融樹脂を隔てた反対の側に、放電電極によるコロナ放電を収束させる放電収束バーが配置されていることを特徴としている。
【００１４】
この発明によるシート成形装置は、好ましくは、更に、前記溶融樹脂の前記一方の表面とは当該溶融樹脂を隔てた反対の側に、帯電装置の帯電電極が配置され、前記溶融樹脂に帯電処理を施すことを特徴としている。
【００１５】
この発明によるシート成形方法は、外周面に微細パターンを形成されている賦形ロールの前記外周面に、Ｔダイよりのシート状の溶融樹脂シートの一方の表面を密着させて、前記溶融樹脂の表面に微細パターンを賦形するシート成形方法において、高周波電源により作動するコロナ放電装置の放電電極によるコロナ放電によって前記溶融樹脂の前記一方の表面にコロナ放電処理を施し、コロナ放電による改質作用によって、前記溶融樹脂の前記一方の表面の、前記賦形ロールの前記外周面に対する密着性を高めることを特徴としている。
【００１６】
この発明によるシート成形方法は、好ましくは、更に、前記溶融樹脂の前記一方の表面とは当該溶融樹脂を隔てた反対の側において、放電電極によるコロナ放電を放電収束バーによって収束させることを特徴としている。
【００１７】
この発明によるシート成形方法は、好ましくは、更に、帯電装置の帯電電極によって前記溶融樹脂に帯電処理を施し、静電作用によって、前記溶融樹脂の前記一方の表面の、前記賦形ロールの前記外周面に対する付着性を高めることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によるシート成形装置によれば、コロナ放電装置の放電電極によるコロナ放電によって溶融樹脂の一方の表面（賦形ロールの賦形外周面に接する表面で、以下、この一方の表面を被賦形表面と云うことがある）にコロナ放電処理を施すとが行われ、コロナ放電による改質作用によって、溶融樹脂の被賦形表面が活性化され、濡れ性が向上する。これにより、溶融樹脂の被賦形表面の、賦形ロールの賦形外周面に対する密着性が向上する。このことにより、賦形ロール温度に依存することなく、薄物の樹脂シートであっても、微細パターンを高精度に賦形し、高性能な光学用樹脂シートを歩留まりよく製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この発明によるシート成形装置の実施形態を、図１を参照して説明する。
【００２０】
本実施形態のシート成形装置は、微小間隔をおいて互いに平行に配置された押付ロール（タッチロール）１１と賦形ロール（パターンロール）１２とを有する。押付ロール１１は反時計廻り方向に、賦形ロール１２は時計廻り方向に、同一周速度で、各々回転駆動される。
【００２１】
賦形ロール１２の外周面には賦形用の微細凹凸形状（賦形パターン）を形成されている。微細凹凸形状は、凹凸ピッチが０．１ｍｍ以下の微細な賦形（転写）パターンであり、例えば、プリズムシート成形のために、ロール軸線方向に稜線をもつ高さ５０〜１００μｍ程度の尖った三角山形をロール周方向に５０〜１００μｍ程度のピッチをもって形成されている。
【００２２】
押付ロール１１と賦形ロール１２との対峙部の上方部にはＴダイ１５が設けられている。Ｔダイ１５は、ロール軸線方向に細長い下向きのリップ開口１６を有し、リップ開口１６より熱可塑性の溶融樹脂をシート状にして押付ロール１１と賦形ロール１２との間に供給する。このシート状の溶融樹脂を溶融樹脂シート１００と呼ぶ。
【００２３】
溶融樹脂シート１００は、一方の面（被賦形表面）１００Ａが賦形ロール１２の外周面に、他方の面１００Ｂが押付ロール１１の外周面に接触し、ロール回転によってシート成形されると共に、被賦形表面１００Ａに賦形ロール１２の外周面の賦形パターンを転写賦形される。これにより、一方の面１００Ａが微細凹凸形状になっているプリズムシートのような樹脂シートが成形される。
【００２４】
賦形ロール１１とＴダイ１５との間の空間部には、コロナ放電装置２０の放電電極２１が配置されている。放電電極２１は、棒状電極あるいはワイヤ電極により構成され、ロール軸線方向に沿って賦形ロール１１のロール幅全域に亘って賦形ロール１１の外相面と平行に配置されている。コロナ放電装置２０には高周波電源２２が接続されており、コロナ放電装置２０は１０ＫＶ〜１５ＫＶ程度の高周波によって作動する。
【００２５】
放電電極２１は、３６０度全方位へ空中放電（コロナ放電）し、溶融樹脂シート１００の被賦形表面１００Ａにコロナ放電処理を施す。
【００２６】
コロナ放電は、高周波高電圧の気中に、電解雰囲気内で起きる原子、分子、電気イオン間でのそれぞれの衝突などによって電気エネルギの励起を生じる。これにより、溶融樹脂シート１００の被賦形表面１００Ａがエネルギを受け、表面エネルギが高くなり、活性化された状態になる。このことにより、溶融樹脂シート１００の被賦形表面１００Ａに極性基が生成され、溶融樹脂シート１００の被賦形表面１００Ａの濡れ性が向上する。
【００２７】
ここでのコロナ放電は、交流電源による交流式のものであり、直流式に比べて安定したイオン発生を行うから、安定した濡れ性向上効果を期待できる。
【００２８】
放電電極２１は、ロール軸線方向に沿って賦形ロール１２のロール幅全域に宜って賦形ロール１２の外周面と平行に配置されているから、コロナ放電による溶融樹脂シート１００の被賦形表面１００Ａの濡れ性向上は、溶融樹脂シート１００の被賦形表面１００Ａの幅方向全域に亘って一様に行われる。
【００２９】
放電電極２１の近くに導体が存在すると、放電電極２１は、その導体との間に空中放電
を行い、溶融樹脂シート１００の被賦形表面１００Ａに対してコロナ放電が行われなくな
るから、放電電極２１の近くに導体が存在しないことを要求される。このため、放電電極
２１と溶融樹脂シート１００の被賦形表面１００Ａとの距離は１０ｍｍ程度に設定するの
に対して、放電電極２１とＴダイ１５との最短距離、放電電極２１と賦形ロール１２との
最短距離は５０ｍｍ程度に設定されればよい。
【００３０】
溶融樹脂シート１００の被賦形表面１００Ａとは当該溶融樹脂シート１００を隔てた反対の側、つまり、溶融樹脂シート１００の裏面１００Ｂ側に、放電電極２１によるコロナ放電を収束させる導電性の放電収束バー２３が放電電極２１に平行に配置されている。
【００３１】
これにより、放電電極２１によるコロナ放電が溶融樹脂１００の被賦形表面１００Ａが収束し、指向性を持つようになる。このことにより、放電電極２１によりコロナ放電が融樹脂シート１００の被賦形表面１００Ａに有効に作用する割合が増え、コロナ放電効率が向上する。
【００３２】
更に、溶融樹脂シート１００の被賦形表面１００Ａとは当該溶融樹脂１００を隔てた反対の側、つまり、溶融樹脂シート１００の裏面１００Ｂ側に、帯電装置２５の帯電電極２４が配置されている。帯電装置２５は、直流高圧電源２６を電源としており、帯電電極２４をもって溶融樹脂シート１００に所定レベルの静電印加（帯電処理）を行う。
【００３３】
この静電作用によって、溶融樹脂シート１００の被賦形表面１００Ａの、賦形ロール１２の外周面に対する付着性が向上する。
【００３４】
コロナ放電による効果は、高温樹脂（溶融樹脂シート１００）の賦形面表面の密着性の改善である。密着性の改善とは、同じ樹脂温度であっても、未処理の樹脂表面に比較して、処理済みの樹脂表面は、濡れ特性が向上し、相手口ール賦形面への密着性の向上が得られるものである。
【００３５】
コロナ放電により得られる効果は、あくまで密着性の向上であり、賦形面への付着力は向上しない。
【００３６】
ここで、密着性とは、相手表面への馴染み性を意味し、外力に対して容易に剥れる特性を意味する。付着性とは、相手表面にある力で付着し、外力がないと剥れない特性を意味する。
【００３７】
コロナ放電による効果を補助する意味で、帯電装置２５の帯電電極２４によって高温樹脂（溶融樹脂シート１００）を所定レベルに静電印加させる。この静電印加の効果は、コロナ処理で賦形面に密着した高温樹脂が、成形部を通過するまで賭形面より剥れずに付着する効果を与えるものである。
【００３８】
コロナ放電、静電印加が、高温樹脂に残存する時間は、２〜３分程度であり、成形完了して形状が固定化され時点で、樹脂に与える影響力は消滅する。
【００３９】
本実施形態の効果を要約すると、以下の通りである。
【００４０】
（１）賦形直前のロール賦形表面の温度を上げることなく、高温樹脂の賭形面への馴染み性を改善できる。これにより、賦形ロール１２の賦形パターン面の凹部（谷部）に高温樹脂が剥離し易くなり、賦形率が向上する。
【００４１】
（２）賦形ロール１２の設定温度を、通常の成形温度に維持することが可能になり、賦形完了後の賦形シートの賦形ロールからの離型にも障害を来さない。
【００４２】
（３）高温樹脂に対するコロナ放電状態、帯電状態は、２〜３分程度で消滅するから、その状態が賦形後の樹脂に残ることがない。
【００４３】
なお、両面賦形の場合には、図２に示されているように、コロナ放電装置２０の放電電極２１を溶融樹脂シート１００の両側に配置すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明によるシート成形装置の一つの実施形態を示す全体構成図である。
【図２】この発明によるシＬト成形装置の他の実施形態を示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１  押付ロール
１２  賦形ロール
１５  Ｔダイ
１６  リップ開ロ
２０  コロナ放電装置
２１  放電電極
２２  高周波電源
２３  放電収束バー
２４  帯電電極
２５  帯電装置
２６  直流高圧電源
１００  溶融樹脂シート
１００Ａ  被賦形表面
【図１】
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【図２】
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