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WO2022270229A1 - ロール製造方法、ロール製造装置、ロールおよび転写物 - Google Patents

ロール製造方法、ロール製造装置、ロールおよび転写物 Download PDF

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WO2022270229A1
WO2022270229A1 PCT/JP2022/021797 JP2022021797W WO2022270229A1 WO 2022270229 A1 WO2022270229 A1 WO 2022270229A1 JP 2022021797 W JP2022021797 W JP 2022021797W WO 2022270229 A1 WO2022270229 A1 WO 2022270229A1
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WO
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roll
cutting
cutting blade
radial direction
cut
Prior art date
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Ceased
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PCT/JP2022/021797
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English (en)
French (fr)
Inventor
和彦 野田
克浩 土井
純一 佐々木
朝彦 野上
恭子 櫻井
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Dexerials Corp
Original Assignee
Dexerials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to CN202280031130.4A priority patent/CN117203035A/zh
Priority to US18/567,121 priority patent/US20240269756A1/en
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    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2033/00—Use of polymers of unsaturated acids or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2033/04—Polymers of esters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0016—Lenses

Definitions

  • the present disclosure relates to roll manufacturing methods, roll manufacturing apparatuses, rolls, and transfer materials.
  • Microlens arrays in which a large number of microlenses are arranged two-dimensionally, are used in various applications such as diffusion plates, diffusion sheets, and head-up display screens.
  • a pattern that is the inverse of the standard pattern of the microlens array (hereinafter referred to as a "transfer pattern") is formed on the surface of the mold, and the resin coated on the substrate is coated with the pattern.
  • transfer pattern a pattern that is the inverse of the standard pattern of the microlens array
  • a desired microlens array can be manufactured by cutting the cured resin as necessary.
  • a roll mold with a transfer pattern formed on the surface of a cylindrical or columnar roll is used, and by using the roll-to-roll method, microlenses can be produced with high mass productivity and high quality uniformity. Arrays can be manufactured.
  • Patent Literature 1 describes a technique for cutting a roll surface by reciprocating a cutting blade in the radial direction of the roll while rotating the roll.
  • Patent Document 2 describes a technique for cutting a roll surface by rotating the electric spindle with a ball end mill attached to the tip of the electric spindle, and cutting the surface of the roll with the rotating ball end mill. It is
  • burrs When a roll is cut to form a pattern for transfer, projections called burrs may occur on the surface of the roll due to cutting. It is known that transfer using a transfer pattern with burrs results in the transfer of a burr-containing shape that is different from the desired microlens array pattern, leading to deterioration in the quality of the manufactured microlens array. . In particular, it is known that when the height difference of the unevenness of the transfer pattern exceeds 20 ⁇ m, the generated burrs adversely affect the optical performance of the microlens array.
  • the incident angle ⁇ which is the inclination of the wall surface of the recess with respect to the surface of the roll 1 at the open end of the recess, cannot be greater than the tool clearance angle.
  • the cutting edge 100 has a tool clearance angle of about 40°. Therefore, when cutting the roll 1 using the cutting blade 100, it is difficult to set the incident angle of the cutting hole to 40° or more.
  • Patent Document 2 has the problem that it takes an enormous amount of time to process because the holes are formed one by one by NC (Numerical Control) control.
  • the object of the present disclosure which has been made in view of the above problems, is to form a cut hole by accurately cutting the same cut portion of the roll multiple times while suppressing an increase in processing time, and the incident angle is
  • An object of the present invention is to provide a roll manufacturing method, a roll manufacturing apparatus, a roll, and a transfer material capable of forming larger cut holes.
  • a roll manufacturing method comprises a rotating device including a rotary encoder that rotates a cylindrical or columnar roll in the circumferential direction and outputs a signal corresponding to the rotational position of the roll, and a radial direction of the roll.
  • a cutting tool stage that holds a spindle part that can reciprocate in and is movable in the radial direction of the roll, and the spindle part is provided with a cutting blade that can rotate about the radial direction of the roll as a rotation axis 1.
  • a roll manufacturing apparatus includes a rotating device that rotates a cylindrical or columnar roll in a circumferential direction and that includes a rotary encoder that outputs a signal corresponding to the rotational position of the roll, and a radial direction of the roll.
  • a spindle portion equipped with a cutting blade rotatable with a rotation axis is held so as to be reciprocally movable in the radial direction of the roll, and a cutting tool stage movable in the radial direction of the roll, and output from the rotary encoder a signal generator for generating a control waveform representing a movement pattern of the cutting blade for reciprocating the cutting blade in the radial direction of the roll at a position corresponding to a predetermined cutting portion on the surface of the roll, based on the signal;
  • a control unit for moving the cutting tool stage in the radial direction of the roll so as to rotate.
  • a roll according to one embodiment is a cylindrical or columnar roll having a surface made of a metal or an alloy, and a plurality of recesses are formed in an array on the surface of the roll.
  • a transfer product includes a transfer surface obtained by transferring the surface shape of the roll described above to a curable resin and curing the transfer surface.
  • FIG. 2 is a diagram showing another example of the configuration of the cutting blade shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a view showing still another example of the configuration of the cutting blade shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a view showing still another example of the configuration of the cutting blade shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a view showing still another example of the configuration of the cutting blade shown in FIG. 1;
  • FIG. 2B is a view showing a cut hole formed by the cutting blade shown in FIG. 2A;
  • FIG. 2C is a view showing a cut hole formed by the cutting blade shown in FIG. 2B;
  • FIG. 2D is a view showing a cut hole formed by the cutting blade shown in FIG. 2C;
  • Figure 2d shows a cut hole formed by the cutting blade shown in Figure 2d;
  • FIG. 2E shows a cut hole formed by the cutting blade shown in FIG. 2E;
  • 2 is a diagram for explaining generation of a control waveform by a signal generator shown in FIG. 1;
  • FIG. It is a figure which shows an example of the arrangement pattern of the cutting hole formed in a roll.
  • 2 is a flow chart showing an example of the operation of the roll manufacturing apparatus shown in FIG. 1;
  • 2 is a flowchart for explaining a roll manufacturing method by the roll manufacturing apparatus shown in FIG. 1;
  • FIG. 10 is a view of the surface of a transfer material obtained by transferring a surface pattern of a roll having holes formed by a processing method that does not use a cutting blade.
  • FIG. 10 is a view of the surface of a transfer material obtained by transferring a surface pattern of a roll having cut holes formed by a rotating cutting blade.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of control waveforms;
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of control waveforms; It is the figure which image
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a roll manufacturing apparatus 10 according to one embodiment of the present invention.
  • a roll manufacturing apparatus 10 cuts a cylindrical or columnar roll 1, and manufactures a roll 1 on which, for example, a pattern (transfer pattern) that is a reverse shape of a reference pattern of a microlens array is formed. It is a device.
  • the patterned roll 1 is used, for example, as a roll mold for producing a transfer product such as a microlens array.
  • a roll manufacturing device 10 shown in FIG. 10 A roll manufacturing device 10 shown in FIG.
  • the rotating device 11 supports the cylindrical or columnar roll 1 from the axial direction and rotates the roll 1 in the circumferential direction.
  • the roll 1 is made of metal such as SUS (Steel Use Stainless) as a base material, for example.
  • the surface of the roll 1 is plated with a free-cutting plating such as Ni—P or Cu. That is, the surface of the roll 1 is made of metal or alloy.
  • the roll 1 is not limited to plating, and may be made of a free-cutting material such as pure copper or aluminum.
  • the rotating device 11 includes a rotary encoder 11a.
  • the rotary encoder 11 a outputs a signal corresponding to the rotational position of the roll 1 to the signal generator 15 .
  • the signals corresponding to the rotational position of the roll 1 include a trigger signal output each time the rotational position of the roll 1 reaches a predetermined reference position in one rotation, and a pulse signal output each time the roll 1 rotates a predetermined amount. including.
  • the spindle portion 12 rotatably holds a cutting edge 12a for cutting the roll 1. Specifically, the spindle portion 12 holds the cutting blade 12a so that the cutting blade 12a can rotate about the radial direction of the roll 1 as a rotation axis.
  • the cutting edge 12a is made of a hard material such as a ceramic tip, a diamond tip, or a cemented carbide tip.
  • 2A to 2E are diagrams showing examples of the shape of the cutting edge 12a.
  • 2A to 2E show a front view of the tip of the cutting blade 12a viewed from the front (viewed along the rotation axis of the cutting blade 12a) and a side view of the cutting blade 12a (viewed from the side of the cutting blade 12a). (seen) shows a side view and
  • the tip of the cutting blade 12a has an R-shaped (curved in an arc) shape in a side view.
  • a hemispherical cutting hole with an R-shaped bottom surface can be formed as shown in FIG. 3A.
  • the tip of the cutting blade 12a has, for example, an angular shape as shown in FIG. 2B.
  • a cylindrical cutting hole with a flat bottom surface can be formed as shown in FIG. 3B.
  • the tip of the cutting blade 12a has a trapezoidal shape, for example, as shown in FIG. 2C.
  • a frustum-shaped cutting hole can be formed as shown in FIG. 3C.
  • the tip of the cutting blade 12a has, for example, a conical shape, as shown in FIG. 2D.
  • a conical cutting hole can be formed as shown in FIG. 3D.
  • the tip of the cutting edge 12a has a shape with different heights on both side surfaces, for example, as shown in FIG. 2E.
  • the tip of the cutting edge 12a has a shape with different heights on both side surfaces, for example, as shown in FIG. 2E.
  • the PZT stage 13 holds a spindle section 12 with a cutting edge 12a.
  • the PZT stage 13 includes a PZT (lead zirconate titanate) piezoelectric element.
  • the PZT piezoelectric element expands and contracts according to the voltage level of the drive signal, thereby reciprocating the spindle section 12 in the radial direction of the roll 1 . Therefore, the spindle portion 12 and the cutting blade 12 a held by the spindle portion 12 can reciprocate in the radial direction of the roll 1 by the PZT stage 13 .
  • the driving means for driving the spindle portion 12 is not limited to the PZT piezoelectric element.
  • the cutting tool stage 14 holds the PZT stage 13 and moves in the cutting axis direction (the radial direction of the roll 1) and the feed axis direction (the axial direction of the roll 1). As the cutting tool stage 14 moves, the PZT stage 13 and the spindle section 12 held by the cutting tool stage 14 also move in the cutting axis direction and the feed axis direction. While rotating the roll 1, the cutting edge 12a rotated by the spindle portion 12 is reciprocated by the PZT stage 13 in the radial direction of the roll 1 to cut the roll 1, and the PZT stage 13 is moved in the axial direction of the roll 1. By doing so, the cut holes can be formed over the entire surface of the roll 1 .
  • the signal generation unit 15 Based on the signal output from the rotary encoder 11a, the signal generation unit 15 generates a control waveform representing the movement pattern of the cutting blade 12a, which reciprocates the cutting blade 12a at a position corresponding to a predetermined cutting location on the surface of the roll 1. Generate. Generation of control waveforms by the signal generator 15 will be described with reference to FIG.
  • the rotary encoder 11a outputs a trigger signal each time the rotational position of the roll 1 reaches a predetermined reference position in one rotation. Specifically, the rotary encoder 11a outputs, as a trigger signal, a pulse signal that rises each time the rotational position of the roll 1 reaches a predetermined reference position in one rotation, for example, as shown in FIG. 4, the rotary encoder 11a outputs a pulse signal which rises each time the roll 1 rotates by a predetermined amount. The rotary encoder 11a outputs, as a pulse signal, a pulse signal that rises for each rotation amount obtained by dividing one rotation of the roll 1 by 1,440,000, for example.
  • the signal generator 15 counts pulse signals based on the output timing of the trigger signal (the timing at which the trigger signal rises). Then, the signal generator 15 generates a control waveform according to the count number of pulse signals, as shown in FIG.
  • the rotational position of the roll 1 from a predetermined reference position can be specified. Therefore, by generating a control waveform according to the count number of pulse signals based on the output timing of the trigger signal, it is possible to accurately and repeatedly cut a predetermined cutting portion of the roll 1 .
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of an arrangement pattern of cut holes cut in the roll 1.
  • a rhombus in which one side and another opposite side are parallel to the axial direction and the other two sides are inclined by about 30 degrees to the circumferential direction are continuously arranged in the axial direction and the circumferential direction.
  • the cutting holes are centered around the four vertices of each rhombus.
  • the two cut holes centered on both ends of the axially parallel sides partially overlap.
  • the two cut holes centered on both ends of the side inclined in the circumferential direction partially overlap.
  • the distance between the centers of two cut holes adjacent in the circumferential direction is, for example, 2 ⁇ 3*A ⁇ m.
  • the distance between the centers of two axially adjacent cut holes is, for example, 2*A ⁇ m.
  • the distance between the centers of the two cut holes centered on both ends of the side inclined in the circumferential direction is, for example, 2*A ⁇ m.
  • the signal generator 15 generates a control waveform that forms cut holes in the roll 1 according to the arrangement pattern of the cut holes described with reference to FIG. That is, the signal generator 15 generates a control waveform that causes the cutting blade 12a to cut the roll 1 at the rotational position of the roll 1 corresponding to the position of each cutting hole.
  • the control unit 16 cuts the roll 1 by reciprocating the cutting blade 12a in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform generated by the signal generation unit 15 . Specifically, the control unit 16 reciprocates the spindle unit 12 (cutting blade 12a) in the radial direction of the roll 1 based on the control waveform. Furthermore, the control unit 16 performs cutting so that the cutting process of cutting one or more times at a predetermined cutting depth by the spindle unit 12 (cutting blade 12a) that reciprocates a predetermined cutting location of the roll 1 is performed multiple times. The tool stage 14 is moved in the radial direction of the roll 1 . By doing so, the roll 1 is cut to a predetermined depth by the reciprocating cutting blade 12a. The depth of cutting and the number of times of cutting in each cutting process are input in advance to the control unit 16, for example. The controller 16 generates a drive signal for driving the PZT stage 13 and outputs it to the amplifier 17 .
  • An example is a case where a cut hole is formed by a cutting step of cutting x times at a cutting depth d1 and a cutting step of cutting y times at a cutting depth d2.
  • the control unit 16 drives the PZT stage 13 to reciprocate the cutting blade 12a in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform. Then, the control unit 16 sequentially moves the cutting tool stage 14 so that the reciprocating cutting blade 12a cuts the roll 1 x times to the cutting depth d1. Next, the control unit 16 sequentially moves the cutting tool stage 14 so that the reciprocating cutting edge 12a cuts the roll 1 y times to the cutting depth d2.
  • the amplification section 17 amplifies the drive signal output from the control section 16 and outputs it to the PZT stage 13 .
  • the PZT stage 13 is driven by the amplified drive signal, and the spindle portion 12 (cutting blade 12a) reciprocates in the radial direction of the roll 1, thereby cutting the roll 1. As shown in FIG.
  • a control waveform is generated based on the signal output from the rotary encoder 11a, and the spindle portion 12 (the cutting blade 12a rotated by the spindle portion 12) is reciprocated based on the control waveform.
  • the incident angle ⁇ which is the inclination of the wall surface of the cutting hole, has a limitation that it cannot be greater than the tool clearance angle of the cutting edge 100 .
  • the cutting blade 12a that rotates about the radial direction of the roll 1 is used to cut the roll 1, there is no such limitation. Therefore, a cut hole (concave portion) having a larger incident angle ⁇ can be formed.
  • cutting locations are determined according to the number of counts of pulse signals based on the output timing of the trigger signal, and cutting is performed sequentially, so an increase in machining time can be suppressed.
  • the same cut portion of the roll 1 is accurately cut a plurality of times to form cut holes, and the incident angle is increased. Large cut holes can be formed.
  • the roll 1 manufactured by the roll manufacturing apparatus 10 is used as a mold (roll mold) for manufacturing a transfer product having a hardened transfer surface, such as a microlens array, by transferring the surface shape of the roll 1 to a curable resin.
  • a mold roll mold
  • a transcript can be produced, for example, as follows.
  • An uncured curable resin for example, an acrylic UV curable resin
  • a substrate made of PET Polyethyleneterephthalate
  • the manufactured roll mold is pressed against the formed curable resin layer, and in this state, the curable resin layer is irradiated with UV light to cure the curable resin layer.
  • the curable resin layer After curing the curable resin layer, by peeling the cured curable resin layer from the roll mold, it is possible to manufacture a transfer product having a transfer surface in which the surface shape of the roll 1 is transferred to the curable resin.
  • FIG. 6 is a flow chart showing an example of the operation of the roll manufacturing device 10 according to this embodiment.
  • the roll 1 is placed on the rotating device 11 (step S101).
  • step S102 the roll 1 is flattened to flatten the plated layer on the surface of the roll 1 (step S102).
  • the PZT stage 13 is set on the cutting tool stage 14, and the spindle section 12 is set on the PZT stage 13 (step S103).
  • the cutting edge 12a is set on the spindle portion 12 (step S104).
  • step 105 the rotational speed of the spindle section 12 is set.
  • step S106 the rotation of the spindle section 12 is started.
  • the cutting edge 12a held by the spindle portion 12 also rotates.
  • step S107 the rotation speed (roll rotation speed) of the roll 1 by the rotation device 11 is set (step S107), and the rotation device 11 starts rotating the roll 1 at the set roll rotation speed (step S108).
  • the position of the cutting tool stage 14 is set to the start position in the feed axis direction and the start position in the cutting axis direction (steps S109 and S110), and the cutting tool stage 14 starts driving (step S111).
  • the rotating cutting blade 12a reciprocates in the radial direction of the roll 1, thereby cutting the roll 1 (step S112).
  • the cutting tool stage 14 is moved to the end position in the direction of the feed axis, and the cutting process of cutting a predetermined cutting location to a predetermined cutting depth is repeated multiple times to complete the cutting of the cutting hole (step S113).
  • step S114 When the cutting blade 12a wears and needs to be replaced, the cutting blade 12a is replaced (step S114) and the cutting blade 12a is positioned (step S115). The process is repeated.
  • the signal generation unit 15 moves the cutting blade 12a in the radial direction of the roll 1 at a position corresponding to a predetermined cutting portion on the surface of the roll 1 based on a signal corresponding to the rotational position of the roll 1 output from the rotary encoder 11a.
  • a control waveform for reciprocating movement is generated (step S201).
  • the control unit 16 reciprocates the cutting blade 12a rotating about the radial direction of the roll 1 as a rotation axis in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform generated by the signal generating unit 15 . Further, the control unit 16 moves the cutting tool stage 14 so that the cutting step of cutting one or more times with a predetermined cutting depth by the cutting edge 12a that reciprocates a predetermined cutting portion of the roll 1 is performed multiple times. Move in the radial direction of the roll 1 . (Step S202).
  • control unit 16 generates a drive signal for the PZT stage 13 that causes the spindle unit 12 (cutting blade 12a) to move in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform, and outputs the drive signal to the amplifier unit 17 .
  • the control unit 16 also moves the cutting tool stage 14 in the radial direction of the roll 1 so that the roll 1 is cut to a predetermined cutting depth and number of times in the cutting process.
  • the cutting edge 12a is reciprocated in the radial direction of the roll 1 at a position corresponding to a predetermined cut portion on the surface of the roll 1 based on the signal output from the rotary encoder 11a.
  • a control waveform is generated based on the signal output from the rotary encoder 11a, and the rotating cutting blade 12a is reciprocated based on the control waveform to cut the roll 1, thereby accurately cutting a predetermined cutting portion. can. Therefore, even if the cutting step of cutting one or more times at a predetermined cutting depth is repeated multiple times, the same cutting portion can be accurately cut.
  • cutting locations are determined according to the number of counts of pulse signals based on the output timing of the trigger signal, and cutting is performed sequentially, so an increase in machining time can be suppressed.
  • the same cut portion of the roll is accurately cut a plurality of times to form cut holes, and cutting with a larger incident angle Pores can be formed.
  • Example 1 A roll having a surface of SUS304 plated with Ni—P was prepared. The roll diameter was 130 mm and the roll length was 250 mm.
  • the prepared roll was placed on the roll manufacturing apparatus according to this embodiment, and the Ni—P plated layer on the surface of the roll was flattened.
  • a cut hole was formed by cutting the roll after flattening.
  • the rotation speed of the roll was set to 0.1 min-1, and the cutting depth of the roll was set to 13.0 ⁇ m.
  • the curvature of the cut hole was set to 50 ⁇ m.
  • the number of revolutions of the spindle was 160000 min-1.
  • the arrangement of the cut holes was arranged according to the arrangement pattern shown in FIG. As a result, a plurality of cut holes (recesses) were formed in an array, and as shown in FIG. 3A, a roll was manufactured in which the wall surfaces of the cut holes formed part of a spherical body (hemisphere).
  • Example 2 In this example, the cutting depth was set to 20 ⁇ m. Other conditions were the same as in Example 1.
  • Example 3 In this example, the cutting depth was set to 27.5 ⁇ m, and the curvature of the cut hole was set to 100 ⁇ m. Other conditions were the same as in Example 1.
  • Comparative example 1 In this comparative example, the same processing as in Example 1 was performed using a general processing machine that cuts the roll one by one using NC control with a rotating cutting blade.
  • Comparative example 2 In this comparative example, the same processing as in Example 1 was performed using the general processing machine described above.
  • Comparative Example 3 In this comparative example, the same processing as in Example 3 was performed using the general processing machine described above.
  • Example 1-3 and Comparative Example 1-3 the processing time required to form one round of cut holes in the roll was measured. Also, the incident angles of the cut holes formed in the rolls were measured in each of Example 1-3 and Comparative Example 1-3. In both Example 1-3 and Comparative Example 1-3, cut holes were formed with the set cutting depth and curvature.
  • Table 1 shows the machining time and the incident angle of the cut hole in Example 1-3 and Comparative Example 1-3.
  • Example 1-3 the processing time was shortened by about 1/10 to 1/16 as compared with Comparative Example 1-3. Therefore, according to this embodiment, it was confirmed that an increase in processing time can be suppressed.
  • FIG. 8A shows the surface of a transfer material obtained by transferring the surface pattern of the roll 1 in which holes are formed without cutting with a cutting blade
  • FIG. FIG. 2 is a view of the surface of a transfer material on which the surface pattern of the rolled roll 1 is transferred, taken by SEM (Scanning Electron Microscope).
  • FIG. 8A no cutting marks were observed on the surface of the roll 1 and the transferred material obtained by transferring the surface pattern of the roll 1 when cutting was not performed with the cutting blade.
  • FIG. 8B it was confirmed that when the roll 1 was cut with a rotating cutting blade, cutting traces were formed along the rotating direction of the cutting blade.
  • Such cutting marks are permissible, for example, as long as they do not deteriorate the optical properties of the microlens array manufactured using the roll 1 .
  • FIG. 10 is a SEM image of the surface of a transfer material on which the surface pattern of the roll 1 having cut grooves is transferred.
  • FIG. 10 shows an example in which the trapezoidal control waveform shown in FIG. 9A and the triangular control waveform shown in FIG. 9B are combined.
  • the control waveform shown in FIG. 9A is used, cutting grooves extending in the circumferential direction of the roll can be formed as shown in FIG. It was possible to form a plurality of continuous cutting holes in an oblique direction with respect to the direction.
  • the signal generation unit 15 and the control unit 16 are configured by, for example, a computer having a memory and a processor.
  • the signal generation unit 15 and the control unit 16 are realized by the processor reading and executing the program according to the present embodiment stored in the memory.
  • the program describing the processing details for realizing each function of the signal generation unit 15 and the control unit 16 may be recorded on a computer-readable recording medium.
  • a recording medium on which the program is recorded may be a non-transitory recording medium.
  • the non-transitory recording medium is not particularly limited, but may be, for example, a recording medium such as CD-ROM or DVD-ROM.
  • REFERENCE SIGNS LIST 10 roll manufacturing device 11 rotating device 11a rotary encoder 12 spindle section 12a cutting blade 13 PZT stage 14 cutting tool stage 15 signal generating section 16 control section 17 amplification section

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Abstract

ロール製造装置１０は、ロータリーエンコーダ１１ａを備える回転装置１１と、回転可能な切削刃１２ａを備えるスピンドル部１２を、ロール１の径方向に往復移動可能に保持し、ロール１の径方向に移動可能な切削工具用ステージ１４と、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号に基づき、所定の切削箇所に対応する位置で切削刃１２ａを往復移動させる移動パターンを示す制御波形を生成する信号生成部１５と、制御波形に従い、切削刃１２ａを回転させながらロール１の径方向に往復移動させ、切削刃１２ａにより所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、切削工具用ステージ１４を移動させる制御部１５と、を備える。

Description

ロール製造方法、ロール製造装置、ロールおよび転写物
　本出願は、２０２１年６月２４日に日本国に特許出願された特願２０２１－１０５０８４の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
　本開示は、ロール製造方法、ロール製造装置、ロールおよび転写物に関する。
　微小なレンズ（マイクロレンズ）を二次元的に多数配置したマイクロレンズアレイは、拡散板、拡散シートあるいはヘッドアップディスプレイのスクリーンなど様々な用途で用いられる。マイクロレンズアレイを高い量産性で製造する方法として、マイクロレンズアレイの基準パターンの反転形状のパターン（以下、「転写用パターン」という）を金型表面に形成し、基材上に塗布した樹脂に、金型表面に形成した転写用パターンを転写し、転写後の樹脂を硬化させる方法がある。硬化後の樹脂を必要に応じて裁断することで、所望のマイクロレンズアレイを製造することができる。
　上述した方法では、円筒状または円柱状のロールの表面に転写用パターンが形成されたロール金型を用い、Roll to Roll方式を用いることで、高い量産性で、品質の均一性が高いマイクロレンズアレイを製造することができる。
　上述したロール金型として用いられるロールを製造する方法として、円筒状または円柱状のロールの表面を切削刃により切削して、転写用パターンをロールに形成する方法がある。例えば、特許文献１には、ロールを回転させながら、切削刃をロールの径方向に往復移動させることでロール表面を切削する技術が記載されている。また、特許文献２には、ボールエンドミルを電動式スピンドルの先端に取り付けた状態で電動式スピンドルを回転させ、回転するボールエンドミルによりロールの表面を切込むことで、ロール表面を切削する技術が記載されている。
特開２０１２－０１３７４８号公報 特開２０１３－１１３９５５号公報
　ロールを切削して転写用パターンを形成する場合、切削によりロールの表面にバリと呼ばれる突起が生じることがある。バリが生じた転写用パターンによる転写は、所望のマイクロレンズアレイパターンとは異なる、バリを含んだ形状が転写されてしまい、製造されるマイクロレンズアレイの品質の劣化を招くことが知られている。特に、転写用パターンの凹凸の高低差が２０μｍを超える場合、発生するバリがマイクロレンズアレイの光学性能に悪影響を及ぼすことが知られている。
　上述したバリの発生を抑制するために、ロールの切削を複数回繰り返すことで、所望の深さの切削孔を形成する方法がある。この方法では、ロールを切削する切削深さを徐々に小さくすることで、バリの発生を抑制することができる。この方法では、同じ切削箇所を正確に複数回切削する必要があるが、特許文献１，２に記載の技術では、同じ切削箇所を正確に複数回切削する技術について十分な検討がなされていなかった。
　また、特許文献１に記載の技術では、ロール１の径方向に切削刃１００を往復移動させることで、図１１に示すように、あたかもロール１の表面に対して切削刃１００が半円状にスライド移動し、ロール１の表面を切削する。切削刃１００は、先端を鋭利にするために、切削方向に向かって配置された一面１００ａと、一面１００ａに対して傾斜した他の一面１００ｂとを有する。以下では、切削刃１００の一面１００ａがロール１の表面に対して垂直な状態での、ロール１の表面と切削刃１００の他の一面１００ｂとがなす角をバイト逃げ角と称する。切削刃１００がバイト逃げ角を有するために、凹部の開口端における、ロール１の表面に対する凹部の壁面の傾きである入射角θをバイト逃げ角以上とすることはできない。通常、切削刃１００のバイト逃げ角は４０°程度である。したがって、切削刃１００を用いてロール１を切削する場合、切削孔の入射角を４０°以上とすることは困難である。
　また、特許文献２に記載の技術では、ＮＣ（Numerical Control）制御により、１つずつ切削孔を形成していくため、加工に膨大な時間を有するという問題がある。
　上記のような問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、加工時間の増大を抑制しつつ、ロールの同じ切削箇所を正確に複数回切削して切削孔を形成し、かつ、入射角がより大きい切削孔を形成することができるロール製造方法、ロール製造装置、ロールおよび転写物を提供することにある。
　一実施形態に係るロール製造方法は、円筒状または円柱状のロールを円周方向に回転させ、前記ロールの回転位置に応じた信号を出力するロータリーエンコーダを備える回転装置と、前記ロールの径方向に往復移動可能なスピンドル部を保持し、前記ロールの径方向に移動可能な切削工具用ステージと、を備え、前記スピンドル部は、前記ロールの径方向を回転軸として回転可能な切削刃を備える、ロール製造装置によるロール製造方法であって、前記ロータリーエンコーダから出力された信号に基づき、前記ロールの表面の所定の切削箇所に対応する位置で前記切削刃を前記ロールの径方向に往復移動させる前記切削刃の移動パターンを示す制御波形を生成する生成ステップと、前記制御波形に従い、前記切削刃を回転させながら前記ロールの径方向に往復移動させ、前記所定の切削箇所を前記往復移動する切削刃により所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、前記切削工具用ステージを前記ロールの径方向に移動させる切削ステップと、を含む。
　一実施形態に係るロール製造装置は、円筒状または円柱状のロールを円周方向に回転させ、前記ロールの回転位置に応じた信号を出力するロータリーエンコーダを備える回転装置と、前記ロールの径方向を回転軸として回転可能な切削刃を備えるスピンドル部を、前記ロールの径方向に往復移動可能に保持し、前記ロールの径方向に移動可能な切削工具用ステージと、前記ロータリーエンコーダから出力された信号に基づき、前記ロールの表面の所定の切削箇所に対応する位置で前記切削刃を前記ロールの径方向に往復移動させる前記切削刃の移動パターンを示す制御波形を生成する信号生成部と、前記制御波形に従い、前記切削刃を回転させながら前記ロールの径方向に往復移動させ、前記所定の切削箇所を前記往復移動する切削刃により所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、前記切削工具用ステージを前記ロールの径方向に移動させる制御部と、を備える。
　一実施形態に係るロールは、表面が金属または合金からなる、円筒状または円柱状のロールであって、前記ロールの表面には、複数の凹部がアレイ状に形成され、前記凹部の壁面は、球面体の一部を構成し、前記凹部の深さをｄとし、前記凹部の開口端における、前記ロールの表面に対する前記凹部の壁面の傾きである入射角をθとすると、ｄ≧５μｍ、θ≧４０°である。
　一実施形態に係る転写物は、上述したロールの表面形状を硬化性樹脂に転写して硬化した転写面を備える。
　本開示によれば、加工時間の増大を抑制しつつ、ロールの同じ切削箇所を正確に複数回切削して切削孔を形成し、かつ、入射角がより大きい切削孔を形成することができる。
本発明の一実施形態に係るロール製造装置の構成例を示す図である。 図１に示す切削刃の構成の一例を示す図である。 図１に示す切削刃の構成の別の一例を示す図である。 図１に示す切削刃の構成のさらに別の一例を示す図である。 図１に示す切削刃の構成のさらに別の一例を示す図である。 図１に示す切削刃の構成のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａに示す切削刃により形成される切削孔を示す図である。 図２Ｂに示す切削刃により形成される切削孔を示す図である。 図２Ｃに示す切削刃により形成される切削孔を示す図である。 図２Ｄに示す切削刃により形成される切削孔を示す図である。 図２Ｅに示す切削刃により形成される切削孔を示す図である。 図１に示す信号生成部による制御波形の生成について説明するための図である。 ロールに形成する切削孔の配置パターンの一例を示す図である。 図１に示すロール製造装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１に示すロール製造装置によるロール製造方法について説明するためのフローチャートである。 切削刃を用いない加工法により孔を形成したロールの表面パターンを転写した転写物の表面を撮影した図である。 回転する切削刃により切削孔を形成したロールの表面パターンを転写した転写物の表面を撮影した図である。 制御波形の一例を示す図である。 制御波形の他の一例を示す図である。 切削溝を形成したロールによる製造された転写物の表面を撮影した図である。 従来のロールへの切削孔の形成を説明するための図である。
　以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。各図中、同一符号は、同一または同等の構成要素を示している。
　図１は、本発明の一実施形態に係るロール製造装置１０の構成例を示す図である。本実施形態に係るロール製造装置１０は、円筒状または円柱状のロール１を切削し、例えば、マイクロレンズアレイの基準パターンの反転形状のパターン（転写用パターン）を形成したロール１を製造する製造装置である。パターンが形成されたロール１は、例えば、マイクロレンズアレイなどの転写物を製造するためのロール金型として用いられる。
　図１に示すロール製造装置１０は、回転装置１１と、スピンドル部１２と、ＰＺＴステージ１３と、切削工具用ステージ１４と、信号生成部１５と、制御部１６と、増幅部１７とを備える。
　回転装置１１は、円筒状または円柱状のロール１を軸方向から支持し、ロール１を円周方向に回転させる。ロール１は、例えば、母材がＳＵＳ（Steel Use Stainless）などの金属で構成される。ロール１の表面には、Ｎｉ－ＰあるいはＣｕなどの快削性のめっきが施される。すなわち、ロール１の表面は、金属または合金により構成される。ロール１は、めっきに限られず、純銅あるいはアルミなどの快削性の材料であってもよい。回転装置１１は、ロータリーエンコーダ１１ａを備える。
　ロータリーエンコーダ１１ａは、ロール１の回転位置に応じた信号を信号生成部１５に出力する。ロール１の回転位置に応じた信号には、ロール１の回転位置が一回転における所定の基準位置に達するごとに出力されるトリガ信号と、ロール１が所定量回転するごとに出力されるパルス信号とを含む。
　スピンドル部１２は、ロール１を切削する切削刃１２ａを回転可能に保持する。具体的には、スピンドル部１２は、切削刃１２ａがロール１の径方向を回転軸として回転可能なように、切削刃１２ａを保持する。切削刃１２ａは、例えば、セラミックチップ、ダイヤモンドチップあるいは超硬チップなどの硬質材料で構成される。
　図２Ａ～図２Ｅは、切削刃１２ａの形状の例を示す図である。図２Ａ～図２Ｅでは、切削刃１２ａの先端部を正面から見た（切削刃１２ａの回転軸に沿って見た）正面図と、切削刃１２ａを側面から見た（切削刃１２ａを横から見た）側面図とを示している
　切削刃１２ａの先端部は、例えば、図２Ａに示すように、側面視において、Ｒ状の（円弧状にカーブした）形状を有する。先端部がＲ状の切削刃１２ａを回転させてロール１を切削することで、図３Ａに示すように、底面がＲ状の半球状の切削孔を形成することができる。
　また、切削刃１２ａの先端部は、例えば、図２Ｂに示すように、角状の形状を有する。先端部が角状の切削刃１２ａを回転させてロール１を切削することで、図３Ｂに示すように、底面が平面状の円柱状の切削孔を形成することができる。
　また、切削刃１２ａの先端部は、例えば、図２Ｃに示すように、台形状の形状を有する。先端部が台形状の切削刃１２ａを回転させてロール１を切削することで、図３Ｃに示すように、錐台状の切削孔を形成することができる。
　また、切削刃１２ａの先端部は、例えば、図２Ｄに示すように、錘状状の形状を有する。先端部が錘状の切削刃１２ａを回転させてロール１を切削することで、図３Ｄに示すように、円錐状の切削孔を形成することができる。
　また、切削刃１２ａの先端部は、例えば、図２Ｅに示すように、両側面の高さが異なる形状を有する。先端部が両側面の高さが異なる形状の切削刃１２ａを回転させてロール１を切削することで、図３Ｅに示すように、底面がロール１の表面側に向かって突出したカップ状の切削孔を形成することができる。
　図１を再び参照すると、ＰＺＴステージ１３は、切削刃１２ａを備えるスピンドル部１２を保持する。ＰＺＴステージ１３は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）圧電素子を備え、駆動信号の電圧レベルに応じてＰＺＴ圧電素子が伸縮することで、スピンドル部１２をロール１の径方向に往復移動させる。したがって、スピンドル部１２およびスピンドル部１２に保持された切削刃１２ａは、ＰＺＴステージ１３により、ロール１の径方向に往復移動可能である。なお、スピンドル部１２を駆動する駆動手段は、ＰＺＴ圧電素子に限られない。
　切削工具用ステージ１４は、ＰＺＴステージ１３を保持し、切込軸方向（ロール１の径方向）と送り軸方向（ロール１の軸方向）とに移動する。切削工具用ステージ１４が移動することで、切削工具用ステージ１４に保持されたＰＺＴステージ１３およびスピンドル部１２も、切込軸方向および送り軸方向に移動する。ロール１を回転させながら、スピンドル部１２により回転する切削刃１２ａを、ＰＺＴステージ１３によりロール１の径方向に往復移動させてロール１を切削するともに、ＰＺＴステージ１３をロール１の軸方向に移動させることで、ロール１の全面に亘って切削孔を形成することができる。
　信号生成部１５は、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号に基づき、ロール１の表面の所定の切削箇所に対応する位置で切削刃１２ａを往復移動させる、切削刃１２ａの移動パターンを示す制御波形を生成する。信号生成部１５による制御波形の生成について、図４を参照して説明する。
　上述したように、ロータリーエンコーダ１１ａは、ロール１の回転位置が一回転における所定の基準位置に達するごとにトリガ信号を出力する。具体的には、ロータリーエンコーダ１１ａは、例えば、図４に示すように、ロール１の回転位置が一回転における所定の基準位置に達するごとに立ち上がるパルス状の信号をトリガ信号として出力する。また、ロータリーエンコーダ１１ａは、図４に示すように、ロール１が所定量回転するごとに立ち上がるパルス状の信号をパルス信号として出力する。ロータリーエンコーダ１１ａは、例えば、ロール１の一回転分を１４４万分割した回転量ごとに立ち上がるパルス状の信号をパルス信号として出力する。
　信号生成部１５は、トリガ信号の出力タイミング（トリガ信号が立ち上がるタイミング）を基準として、パルス信号をカウントする。そして、信号生成部１５は、図４に示すように、パルス信号のカウント数に応じて制御波形を生成する。トリガ信号の出力タイミングを基準としてパルス信号をカウントすることで、所定の基準位置からのロール１の回転位置を特定することができる。したがって、トリガ信号の出力タイミングを基準としたパルス信号のカウント数に応じて制御波形を生成することで、ロール１の所定の切削箇所を正確に繰り返し切削することができる。
　図５は、ロール１に切削する切削孔の配置パターンの一例を示す図である。
　図５に示すように、一辺およびそれに対向する別の一辺が軸方向に平行であり、他の二辺が円周方向に３０度程度傾いた菱形を軸方向と円周方向とに連続して配置したパターンを考える。切削孔は、各菱形の４つの頂点を中心として配置される。軸方向に平行な辺の両端を中心とする２つの切削孔は、一部が重複する。また、円周方向に傾いた辺の両端を中心とする２つの切削孔は、一部が重複する。円周方向に傾いた辺の両端を中心とする２つの切削孔の中心間の軸方向の距離を、Ａμｍとすると、円周方向に隣り合う２つの切削孔の中心間の距離は、例えば、２√３＊Ａμｍである。また、軸方向に隣り合う２つの切削孔の中心間の距離は、例えば、２＊Ａμｍである。また、円周方向に傾いた辺の両端を中心とする２つの切削孔の中心間の距離は、例えば、２＊Ａμｍである。
　信号生成部１５は、図５を参照して説明した切削孔の配置パターンに従いロール１に切削孔が形成されるような制御波形を生成する。すなわち、信号生成部１５は、各切削孔の位置に対応するロール１の回転位置で切削刃１２ａによりロール１が切削されるような制御波形を生成する。
　図１を再び参照すると、制御部１６は、信号生成部１５により生成された制御波形に従い、切削刃１２ａをロール１の径方向に往復移動させてロール１を切削する。具体的には、制御部１６は、制御波形に基づき、スピンドル部１２（切削刃１２ａ）をロール１の径方向に往復移動させる。さらに、制御部１６は、ロール１の所定の切削箇所を往復移動するスピンドル部１２（切削刃１２ａ）により所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、切削工具用ステージ１４をロール１の径方向に移動させる。こうすることで、往復移動する切削刃１２ａにより、所定の深さでロール１が切削される。各切削工程における切削深さおよび切削回数は、例えば、予め制御部１６に入力される。制御部１６は、ＰＺＴステージ１３を駆動する駆動信号を生成し、増幅部１７に出力する。
　切削深さｄ１でｘ回切削する切削工程と、切削深さｄ２でｙ回切削する切削工程とにより切削孔を形成する場合を例とする。この場合、制御部１６は、制御波形に従い、ＰＺＴステージ１３を駆動して、切削刃１２ａをロール１の径方向に往復移動させる。そして、制御部１６は、往復移動する切削刃１２ａにより切削深さｄ１でｘ回ロール１が切削されるように、切削工具用ステージ１４を順次移動させる。次に、制御部１６は、往復移動する切削刃１２ａにより切削深さｄ２でｙ回ロール１が切削されるように、切削工具用ステージ１４を順次移動させる。
　増幅部１７は、制御部１６から出力された駆動信号を増幅し、ＰＺＴステージ１３に出力する。増幅後の駆動信号によりＰＺＴステージ１３が駆動され、スピンドル部１２（切削刃１２ａ）がロール１の径方向に往復移動して、ロール１が切削される。
　このように、本実施形態においては、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号に基づき制御波形を生成し、制御波形に基づき、スピンドル部１２（スピンドル部１２により回転する切削刃１２ａ）を往復移動させてロール１を切削することで、所定の切削箇所を正確に切削することができる。そのため、所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程を複数回繰り返しても、同じ切削箇所を正確に切削することができる。その結果、バリの発生を抑制することができる。
　また、図１１を参照して説明したように、切削刃１００をロール１の表面であたかもスライドさせるようにしてロール１を切削する場合、切削孔（凹部）の開口端における、ロール１の表面に対する切削孔の壁面の傾きである入射角θは、切削刃１００のバイト逃げ角以上にはできないという制限がある。本実施形態においては、ロール１の径方向を回転軸として回転する切削刃１２ａによりロール１を切削するため、そのような制限を受けることが無い。そのため、入射角θがより大きな切削孔（凹部）を形成することができる。
　また、本実施形態においては、トリガ信号の出力タイミングを基準としたパルス信号のカウント数に応じて切削箇所を決定し、順次切削していくので、加工時間の増大を抑制することができる。
　したがって、本実施形態に係るロール製造装置１０によれば、加工時間の増大を抑制しつつ、ロール１の同じ切削箇所を正確に複数回切削して切削孔を形成し、かつ、入射角がより大きい切削孔が形成することができる。
　ロール製造装置１０により製造されたロール１は、マイクロレンズアレイなどの、ロール１の表面形状を硬化性樹脂に転写して硬化した転写面を備える転写物を製造する金型（ロール金型）として用いることができる。転写物は、例えば、以下のようにして製造することができる。
　ＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）からなる基材上に、未硬化の硬化性樹脂（例えば、アクリル系ＵＶ硬化樹脂）を滴下して、硬化性樹脂層（未硬化）を形成する。次に、形成した硬化性樹脂層に製造したロール金型を押し付け、この状態で硬化性樹脂層にＵＶ光を照射して、硬化性樹脂層を硬化させる。硬化性樹脂層の硬化後、ロール金型から硬化した硬化性樹脂層を剥離することで、ロール１の表面形状を硬化性樹脂に転写した転写面を備える転写物を製造することができる。
　図６は、本実施形態に係るロール製造装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
　回転装置１１にロール１が載置される（ステップＳ１０１）。
　次に、ロール１に対して、ロール１の表面のめっき層を平坦化する平面加工が行われる（ステップＳ１０２）。
　次に、切削工具用ステージ１４にＰＺＴステージ１３がセッティングされ、ＰＺＴステージ１３にスピンドル部１２がセッティングされる（ステップＳ１０３）。
　次に、スピンドル部１２に切削刃１２ａがセッティングされる（ステップＳ１０４）。
　次に、スピンドル部１２の回転速度が設定される（ステップ１０５）。
　次に、スピンドル部１２の回転が開始される（ステップＳ１０６）。これにより、スピンドル部１２に保持された切削刃１２ａも回転する。
　次に、回転装置１１によるロール１の回転速度（ロール回転速度）が設定され（ステップＳ１０７）、回転装置１１が、設定されたロール回転速度でロール１の回転を開始させる（ステップＳ１０８）。
　次に、切削工具用ステージ１４の位置が、送り軸方向のスタート位置と切込軸方向のスタート位置とに設定され（ステップＳ１０９、Ｓ１１０）、切削工具用ステージ１４は、駆動を開始する（ステップＳ１１１）。
　信号生成部１５により生成された制御波形に従い、回転する切削刃１２ａがロール１の径方向に往復移動することで、ロール１が切削される（ステップＳ１１２）。
　切削工具用ステージ１４が送り軸方向の終了位置まで移動し、所定の切削箇所を所定の切削深さで切削する切削工程を複数回繰り返すことで、切削孔の切削が完了する（ステップＳ１１３）。
　切削刃１２ａに摩耗が生じ、切削刃１２ａを交換する必要が有る場合、切削刃１２ａの交換（ステップＳ１１４）および切削刃１２ａの位置決め（ステップＳ１１５）が行われ、その後、ステップＳ１０９からステップＳ１１５の処理が繰り返される。
　次に、本実施形態に係るロール製造装置１０によるロール製造方法について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。図７においては、切削刃１２ａの移動パターンを示す制御波形の生成および制御波形に応じた切削刃１２ａによる切削について、特に説明する。
　信号生成部１５は、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された、ロール１の回転位置に応じた信号に基づき、ロール１の表面の所定の切削箇所に対応する位置で切削刃１２ａをロール１の径方向に往復移動させる制御波形を生成する（ステップＳ２０１）。
　制御部１６は、信号生成部１５により生成された制御波形に従い、ロール１の径方向を回転軸として回転する切削刃１２ａをロール１の径方向に往復移動させる。さらに、制御部１６は、ロール１の所定の切削箇所を往復移動する切削刃１２ａにより所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、切削工具用ステージ１４をロール１の径方向に移動させる。（ステップＳ２０２）。具体的には、制御部１６は、制御波形に従いスピンドル部１２（切削刃１２ａ）がロール１の径方向に移動するようなＰＺＴステージ１３の駆動信号を生成し、増幅部１７に出力する。また、制御部１６は、予め定められた切削工程での切削深さおよび回数でロール１が切削されるように、切削工具用ステージ１４をロール１の径方向に移動させる。
　このように本実施形態に係るロール製造方法は、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号に基づき、ロール１の表面の所定の切削箇所に対応する位置で切削刃１２ａをロール１の径方向に往復移動させる切削刃１２ａの移動パターンを示す制御波形を生成する生成ステップと、制御波形に従い、切削刃１２ａを回転させながらロール１の径方向に往復移動させ、所定の切削箇所を往復移動する切削刃１２ａにより所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、切削工具用ステージ１４をロール１の径方向に移動させる切削ステップと、を含む。
　ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号に基づき制御波形を生成し、制御波形に基づき、回転する切削刃１２ａを往復移動させてロール１を切削することで、所定の切削箇所を正確に切削することができる。そのため、所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程を複数回繰り返しても、同じ切削箇所を正確に切削することができる。
　また、ロール１の径方向を回転軸として回転する切削刃１２ａによりロール１を切削するため、図１１を参照して説明した、切削刃１００のバイト逃げ角による制限を受けることがないので、入射角θのより大きな切削孔（凹部）を形成することができる。
　また、本実施形態においては、トリガ信号の出力タイミングを基準としたパルス信号のカウント数に応じて切削箇所を決定し、順次切削していくので、加工時間の増大を抑制することができる。
　したがって、本実施形態に係るロール製造方法によれば、加工時間の増大を抑制しつつ、ロールの同じ切削箇所を正確に複数回切削して切削孔を形成し、かつ、入射角がより大きい切削孔を形成することができる。
　次に、実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本開示は下記実施例に制限されるものではない。
　（実施例１）
　ＳＵＳ３０４の表面にＮｉ－Ｐのめっきを施したロールを用意した。ロールの直径は１３０ｍｍであり、ロールの長さは２５０ｍｍであった。
　次に、用意したロールを本実施形態に係るロール製造装置に載置し、ロール表面のＮｉ－Ｐメッキ層に平面加工を行った。平面加工後のロールを切削して、切削孔を形成した。切削刃としては、図２Ａに示す、先端がＲ状（Ｒ＝０．０５ｍ）のダイヤモンドバイトからなる切削刃を用いた。ロールの回転数は０．１ｍｉｎ－１とし、ロールの切削深さは１３．０μｍとした。切削孔の曲率は５０μｍとした。スピンドルの回転数は１６００００ｍｉｎ－１とした。切削孔の配置は、図５に示す配置パターンに従った配置とした。これにより、複数の切削孔（凹部）がアレイ状に形成され、図３Ａに示すように、切削孔の壁面が球面体の一部（半球）を構成するロールが製造された。
　（実施例２）
　本実施例では、切削深さを２０μｍとした。他の条件は、実施例１と同じとした。
　（実施例３）
　本実施例では、切削深さを２７．５μｍとし、切削孔の曲率を１００μｍとした。他の条件は、実施例１と同じとした。
　（比較例１）
　本比較例では、回転する切削刃により、ＮＣ制御を用いて、１か所ずつロールを切削する一般的な加工機を用いて、実施例１と同様の加工を行った。
　（比較例２）
　本比較例では、上述した一般的な加工機を用いて、実施例１と同様の加工を行った。
　（比較例３）
　本比較例では、上述した一般的な加工機を用いて、実施例３と同様の加工を行った。
　実施例１－３および比較例１－３において、ロールに１周分の切削孔を形成するのに要した加工時間を測定した。また、実施例１－３および比較例１－３それぞれにおいてロールに形成された切削孔の入射角を測定した。なお、実施例１－３および比較例１－３のいずれにおいても、設定された切削深さおよび曲率で切削孔が形成された。
　実施例１－３および比較例１－３における、加工時間および切削孔の入射角を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、実施例１－３いずれにおいても、入射角が４０°以上の切削孔が形成された。このように、本実施形態によれば、切削孔（凹部）の深さｄ≧５μｍ、切削孔（凹部）の開口端における、ロールの表面に対する切削孔の壁面の傾きである入射角θ≧４０°であるロールを製造することができた。
　また、表１に示すように、実施例１－３においては、比較例１－３と比較して、加工時間が１／１０～１／１６程度、短くなった。したがって、本実施形態によれば、加工時間の増大を抑制することができることが確認された。
　ロールをリソグラフ製法などの切削刃を用いない加工法で孔を形成した場合、切削痕が残らない。一方、切削刃による切削では、ロール１の表面に切削痕が残ることがある。図８Ａは、切削刃による切削を用いずに孔を形成したロール１の表面パターンを転写した転写物の表面を、図８Ｂは、本実施形態のように、回転する切削刃により切削孔を形成したロール１の表面パターンを転写した転写物の表面を、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により撮影した図である。
　図８Ａに示すように、切削刃による切削を行わない場合、ロール１の表面およびそのロール１の表面パターンを転写した転写物において、切削痕は確認されなかった。一方、図８Ｂに示すように、回転する切削刃でロール１を切削した場合、切削刃の回転方向に沿って、切削痕が形成さることが確認された。このような切削痕は、例えば、ロール１を用いて製造されるマイクロレンズアレイの光学特性の劣化をもたらさない範囲で許容される。
　上述した実施形態においては、切削刃１２ａによる切削により、切削孔を形成する例を用いて説明したが、本開示はこれに限られるものではなく、例えば、所定の方向に延在する切削溝を形成することも可能である。
　切削溝を形成する場合、例えば、図９Ａに示す台形状の制御波形あるいは図９Ｂに示す三角状の制御波形を用いることで、ロール１の表面に、ロール１の周方向に延在する切削溝を形成することができる。
　図１０は、切削溝を形成したロール１の表面パターンを転写した転写物の表面をＳＥＭにより撮影した図である。図１０においては、図９Ａに示す台形状の制御波形および図９Ｂに示す三角状の制御波形を組み合わせた例を示している。図９Ａに示す制御波形を用いた場合、図１０に示すように、ロールの周方向に延在する切削溝を形成することができ、図９Ｂに示す制御波形を用いた場合、ロール１の周方向に対して斜め方向に連続する複数の切削孔を形成することができた。
　信号生成部１５および制御部１６は、例えば、メモリおよびプロセッサを備えるコンピュータにより構成される。信号生成部１５および制御部１６がコンピュータにより構成される場合、信号生成部１５および制御部１６は、メモリに記憶された本実施形態に係るプログラムをプロセッサが読み出して実行することで実現される。
　また、信号生成部１５および制御部１６の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムは、コンピュータが読取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。このような記録媒体を用いれば、プログラムをコンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録された記録媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ－ＲＯＭあるいはＤＶＤ－ＲＯＭなどの記録媒体であってもよい。
　本発明は、上述した各実施形態で特定された構成に限定されず、請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、各構成部などに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部などを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
　１０　　ロール製造装置
　１１　　回転装置
　１１ａ　　ロータリーエンコーダ
　１２　　スピンドル部
　１２ａ　　切削刃
　１３　　ＰＺＴステージ
　１４　　切削工具用ステージ
　１５　　信号生成部
　１６　　制御部
　１７　　増幅部

Claims (6)

  1. 　円筒状または円柱状のロールを円周方向に回転させ、前記ロールの回転位置に応じた信号を出力するロータリーエンコーダを備える回転装置と、前記ロールの径方向に往復移動可能なスピンドル部を保持し、前記ロールの径方向に移動可能な切削工具用ステージと、を備え、前記スピンドル部は、前記ロールの径方向を回転軸として回転可能な切削刃を備える、ロール製造装置によるロール製造方法であって、
    　前記ロータリーエンコーダから出力された信号に基づき、前記ロールの表面の所定の切削箇所に対応する位置で前記切削刃を前記ロールの径方向に往復移動させる前記切削刃の移動パターンを示す制御波形を生成する生成ステップと、
    　前記制御波形に従い、前記切削刃を回転させながら前記ロールの径方向に往復移動させ、前記所定の切削箇所を前記往復移動する切削刃により所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、前記切削工具用ステージを前記ロールの径方向に移動させる切削ステップと、を含むロール製造方法。
  2. 　請求項１に記載のロール製造方法において、
    　前記切削刃の先端部は、Ｒ状、円柱状、円錐状または錐台状である、ロール製造方法。
  3. 　円筒状または円柱状のロールを円周方向に回転させ、前記ロールの回転位置に応じた信号を出力するロータリーエンコーダを備える回転装置と、
    　前記ロールの径方向を回転軸として回転可能な切削刃を備えるスピンドル部を、前記ロールの径方向に往復移動可能に保持し、前記ロールの径方向に移動可能な切削工具用ステージと、
    　前記ロータリーエンコーダから出力された信号に基づき、前記ロールの表面の所定の切削箇所に対応する位置で前記切削刃を前記ロールの径方向に往復移動させる前記切削刃の移動パターンを示す制御波形を生成する信号生成部と、
    　前記制御波形に従い、前記切削刃を回転させながら前記ロールの径方向に往復移動させ、前記所定の切削箇所を前記往復移動する切削刃により所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、前記切削工具用ステージを前記ロールの径方向に移動させる制御部と、を備えるロール製造装置。
  4. 　表面が金属または合金からなる、円筒状または円柱状のロールであって、
    　前記ロールの表面には、複数の凹部がアレイ状に形成され、
    　前記凹部の壁面は、球面体の一部を構成し、
    　前記凹部の深さをｄとし、前記凹部の開口端における、前記ロールの表面に対する前記凹部の壁面の傾きである入射角をθとすると、
    　ｄ≧５μｍ、θ≧４０°である、ロール。
  5. 　請求項４に記載のロールにおいて、
    　前記凹部の底面は、Ｒ状、円錐状、逆円錐状または平面状である、ロール
  6. 　請求項４または５に記載のロールの表面形状を硬化性樹脂に転写して硬化した転写面を備える転写物。
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