JP6169093B2 - パターン付ロール及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）によってパターニングを施したパターン付ロール及びその製造方法に関する。

パターン付ロールとしてグラビア印刷用ロールがある。グラビア印刷では、グラビア製版ロール（グラビアシリンダー）に対し、製版情報に応じた微小な凹部（グラビアセル）を形成して版面を製作し当該グラビアセルにインキを充填して被印刷物に転写するものである。一般的なグラビア製版ロールにおいては、アルミニウムや鉄などの版母材の表面に版面形成用の銅メッキ層（版材）を設け、該銅メッキ層にエッチングによって製版情報に応じ多数の微小な凹部（グラビアセル）を形成し、次いでグラビア製版ロールの耐刷力を増すためのクロムメッキによって硬質のクロム層を形成して表面強化被覆層とし、製版（版面の製作）が完了する。本願出願人は、例えば、特許文献１に記載されたグラビア製版ロールを提案している。

また、パターン付ロールとして成形用エンボスロールがある。熱可塑性樹脂フィルムにエンボス加工を施し、ＬＣＤ用バックライトやリヤプロジェクションスクリーン等に用いられるプリズムシート、レンチキュラーシート、フレネルシート、反射防止フィルムなどの電子部品を作製したり、金属プレートにエンボス加工を施して意匠性を高めたり、滑り防止機能を持たせたりすることが行われている。本願出願人は、例えば、特許文献２に記載されたエンボスロールを提案している。

また、パターン付ロールとして連続めっき用ロールがある。連続めっき用ロールは、連続めっき装置に用いられるもので、例えば、リールに巻き付けた鋼板等の帯状のワークを連続的に巻き取りながらめっき浴中を通すことで、連続的にめっきを行うものである。連続めっき用ロールの例としては、例えば、特許文献３や特許文献４に開示されたシンクロール等のロールがある。

上述したようなパターン付ロールを製作する場合、基材に感光材を塗布して露光・現像・バーニングしてエッチングすると、いわゆるサイドエッチングと呼ばれるオーバーエッチングが発生する問題があった。そして、パターニングが微細になる程、サイドエッチングの問題がより一層顕在化する。

また、特許文献５に開示された技術のように、レジストで形成した凸パターンの表面に形成されたＤＬＣ膜を、該凸パターン状のレジストと一緒にＤＬＣ膜を剥離して凹版とするものもある。

しかしながら、特許文献５に開示された凹版では、レジストがきれいに剥がれにくいため、特許文献５の図２によく示されるように、凹部側面の角度がおおよそ４５度程度の傾斜がついてしまうという問題があった。このため、かかる凹版を用いて電子回路の配線をプリントすると、プリントされた回路配線の横断面が台形となってしまうため、回路配線中に電気抵抗の異なる箇所が生じてしまうという問題があった。

国際公開ＷＯ２００８／１２０７８９ 特開２００９−７２８２８号公報 特開２００６−２８３０４４号公報 特開２００１−８９８３６号公報 特開２００８−２５４３３１号公報 特開２００９−０９３１７０号公報

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、サイドエッチングの問題を解消したパターン付ロール及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本パターン付ロールは、基材の表面にＤＬＣ被覆膜を形成し、該基材上に形成されたＤＬＣ被覆膜にパルスレーザを照射してレーザアブレーションを行い、前記ＤＬＣ被覆膜を前記レーザアブレーションにより剥離せしめることにより該基材の表面は削られることなく該基材の表面にＤＬＣパターンを形成してなり、前記パルスレーザとしてナノ秒以下のパルス幅を有するレーザを用いることを特徴とする。

このようにして、基材上に形成されたＤＬＣ被覆膜をレーザアブレーションにより剥離せしめるため、パターンの凹部側面が垂直に近くなり、サイドエッチングの問題が解消される利点がある。

前記パルスレーザとしてナノ秒以下のパルス幅を有するレーザを用いてレーザ照射するのが好適である。ナノ秒以下のパルス幅を有するレーザは、パルス幅がナノ秒以下のレーザであれば適用でき、ナノ秒レーザの他、ピコ秒レーザやフェムト秒レーザも適用できる。例えば、ＹＡＧレーザなどが使用できる。

前記ＤＬＣ被覆膜が形成される基材が、ニッケル、タングステン、クロム、チタン、銀、ステンレス鋼、鉄、銅、アルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料からなるのが好ましい。なお、少なくとも一種の材料であるから、合金であってもよいことは勿論である。また、前記基材とＤＬＣ被覆膜との間に密着性向上のためにＴｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｓｉ，ＳｉＣ，ＳｉＯ_２等の中間層を形成してもよい。

前記基材が、ゴム又はクッション性を有する樹脂からなるクッション層を備えることが好ましい。すなわち、前記基材が、ゴム又はクッション性を有する樹脂からなるクッション層上に金属基材が形成されてなるクッション層を備えた基材でもよい。前記クッション層としては、シリコンゴム等の合成ゴムやポリウレタン、ポリスチレン等の弾力性のある合成樹脂を使用することができる。このクッション層の厚さはクッション性即ち弾力性を付与できる厚さであればよく、特別の限定はないが、例えば、１ｃｍ〜５ｃｍ程度の厚さがあれば充分である。ゴム又はクッション性を有する樹脂からなるクッション層を備えたグラビア版の例としては、例えば特許文献６などがある。

前記ＤＬＣ被覆膜の厚さが、０．１μｍ〜２０μｍであるのが好ましい。前記ＤＬＣ被覆膜の厚さが、０．１μｍ〜１５μｍがさらに好ましく、０．１μｍ〜１０μｍがさらに好ましい。

前記ＤＬＣ被覆膜の形成にあたっては、めっき、蒸着、ＣＶＤ、ＰＶＤ（Physical VaporDeposition）、スパッタリングなど、公知の手法がいずれも適用可能である。

前記パターン付ロールが、連続めっき用ロールであるのが好ましい。

本発明に係る製品は、前記パターン付ロールによってめっきされたことを特徴とする。

前記パターン付ロールが、電鋳金型ロールであるのが好ましい。

本発明に係る製品は、前記パターン付ロールによって電鋳されたことを特徴とする。

前記パターン付ロールが、グラビア印刷用ロールであるのが好ましい。サイドエッチングの問題がないため、従来よりも濃度範囲を広げることが可能であるからである。

本発明に係る製品は、前記パターン付ロールによって印刷されたことを特徴とする。

前記パターン付ロールが、成形用エンボスロールであるのが好ましい。

本発明に係る製品は、前記パターン付ロールによって成形されたことを特徴とする。

本発明に係るパターン付ロールの製造方法は、基材を準備する工程と、該基材の表面にＤＬＣ被覆膜を形成する工程と、該ＤＬＣ被覆膜にパルスレーザを照射してレーザアブレーションを行い、前記ＤＬＣ被覆膜を前記レーザアブレーションにより剥離せしめることにより該基材の表面は削られることなく該基材の表面にＤＬＣパターンを形成する工程と、を含み、
前記パルスレーザとしてナノ秒以下のパルス幅を有するレーザを用いることを特徴とする。

前記パルスレーザとしてナノ秒以下のパルス幅を有するレーザを用いてレーザ照射するのが好適である。ナノ秒以下のパルス幅を有するレーザは、パルス幅がナノ秒以下のレーザであれば適用でき、ナノ秒レーザの他、ピコ秒レーザやフェムト秒レーザも適用できる。例えば、ＹＡＧレーザなどが使用できる。

前記ＤＬＣ被覆膜が形成される基材が、ニッケル、タングステン、クロム、チタン、銀、ステンレス鋼、鉄、銅、アルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料からなるのが好ましい。

前記基材が、上述したように、ゴム又はクッション性を有する樹脂からなるクッション層を備えるのが好適である。

前記ＤＬＣ被覆膜の厚さが、０．１μｍ〜２０μｍであるのが好ましい。前記ＤＬＣ被覆膜の厚さが、０．１μｍ〜１５μｍがさらに好ましく、０．１μｍ〜１０μｍがさらに好ましい。

本発明によれば、サイドエッチングの問題を解消したパターン付ロール及びその製造方法を提供することができるという著大な効果を有する。

本発明のパターン付ロールの一例を模式的に示す説明図であり、（ａ）は基材の表面にＤＬＣ被覆膜を形成した状態の要部断面図、（ｂ）は該基材上に形成されたＤＬＣ被覆膜にパルスレーザを照射してレーザアブレーションを行った状態を示す要部断面図、（ｃ）は該基材の表面にＤＬＣパターンが形成された状態を示す要部断面図である。 図１に示したパターン付ロールの製造方法の工程順を示すフローチャートである。 実施例１にかかるパターン付ロールの表面の拡大写真である。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、これら実施の形態は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。

図１において、符号１０はパターン付ロールを示す。符号１２は基材を示し、ニッケル、タングステン、クロム、チタン、銀、ステンレス鋼、鉄、銅、アルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料からなるものを用いることができる。また、ゴム又はクッション性を有する樹脂からなるクッション層を備えるようにしてもよい。該クッション層は、ゴム又はクッション性を有する樹脂からなり、１ｍｍ〜１０ｃｍ程度の均一な厚さで表面の平滑度が高いシート状のものを、継ぎ目に隙間が開かないように基材１２に強固に接着し、その後精密円筒研削、鏡面研磨される。

まず、基材１２の表面にＤＬＣ被覆膜１４を形成する（図１（ａ）及び図２のステップ１００）。ＤＬＣ被覆膜はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やスパッタ法によって形成すればよい。

次いで、該基材１２上に形成されたＤＬＣ被覆膜１４にパルスレーザ１６を照射してレーザアブレーションを行う（図１（ｂ）及び図２のステップ１０２）。このようにして、該基材１２の表面にＤＬＣパターン２０が形成される（図１（ｃ）及び図２のステップ１０４）。

以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。

（実施例１）
円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍの版母材（アルミ中空ロール）を準備し、全自動レーザーグラビア製版ロール製造装置（製品名：Ｎｅｗ ＦＸ、株式会社シンク・ラボラトリー製）を用いて、下記に示すＤＬＣ被覆膜の成膜までを行った。まず、版母材（アルミ中空ロール）を銅メッキ槽に装着し、中空ロールをメッキ液に全没させて２０Ａ／ｄｍ²、６．０Ｖで１００μｍの銅メッキ層を形成した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、均一な銅メッキ層を得た。この銅メッキ層の表面を４ヘッド型研磨機（株式会社シンク・ラボラトリー製研磨機）を用いて研磨して当該銅メッキ層の表面を均一な研磨面とした。次いで、ニッケルメッキ槽に装着し、メッキ液に半没させて２Ａ／ｄｍ²、７．０Ｖで２μｍのニッケルメッキ層を形成した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、均一なニッケルメッキ層を得た。上記形成したニッケルメッキ層を基材としてその基材の表面にＤＬＣ被覆膜をＣＶＤ法で形成した。雰囲気アルゴン／水素ガス雰囲気、原料ガスにヘキサメチルジシロキサン、成膜温度８０−１２０℃、成膜時間６０分で膜厚０．１μｍの中間層を成膜した。次に、原料ガスにトルエン、成膜温度８０−１２０℃、成膜時間１８０分で膜厚２．７μｍのＤＬＣ被覆膜を成膜した。

次いで、ナノ秒パルスレーザ（コヒーレント社製、AVIA355-14-70）を用いて、下記の条件でレーザアブレーションを行った。
波長：３５５ｎｍ、
加工エネルギー：１０μＪ／Ｐ（パルス）、
パルス繰り返し率：１００ＫＨｚ〜２００ＫＨｚ、
加工点の平均出力：２Ｗ、
スピード：５００ｍｍ／ｓ。

このようにして基材の表面にＤＬＣパターンが形成されたパターン付ロールを得た。

このパターン付ロールの表面を光学顕微鏡で観察したところ、図３に示す断面を有するパターン付ロールが観察された。図３に示されるように、基材１２の表面は削られることなく、ＤＬＣ被覆膜１４がレーザアブレーションによりＤＬＣパターン２０となっていることがわかる。

（実施例２）
円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍの版母材（アルミ中空ロール）を準備し、全自動レーザーグラビア製版ロール製造装置（製品名：Ｎｅｗ ＦＸ、株式会社シンク・ラボラトリー製）を用いて、下記に示すＤＬＣ被覆膜の成膜までを行った。まず、版母材（アルミ中空ロール）を銅メッキ槽に装着し、中空ロールをメッキ液に全没させて２０Ａ／ｄｍ²、６．０Ｖで１００μｍの銅メッキ層を形成した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、均一な銅メッキ層を得た。この銅メッキ層の表面を４ヘッド型研磨機（株式会社シンク・ラボラトリー製研磨機）を用いて研磨して当該銅メッキ層の表面を均一な研磨面とした。次いで、クロムメッキ槽に装着し、メッキ液に半没させて２Ａ／ｄｍ²、７．０Ｖで２μｍのクロムメッキ層を形成した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、均一なクロムメッキ層を得た。上記形成したクロムメッキ層を基材としてその基材の表面にＤＬＣ被覆膜をＣＶＤ法で形成した。雰囲気アルゴン／水素ガス雰囲気、原料ガスにヘキサメチルジシロキサン、成膜温度８０−１２０℃、成膜時間６０分で膜厚０．１μｍの中間層を成膜した。次に、原料ガスにトルエン、成膜温度８０−１２０℃、成膜時間１８０分で膜厚２．７μｍのＤＬＣ被覆膜を成膜した。

次いで、ナノ秒パルスレーザ（コヒーレント社製、AVIA355-14-70）を用いて、下記の条件でレーザアブレーションを行った。
波長：３５５ｎｍ、
加工エネルギー：１０μＪ／Ｐ（パルス）、
パルス繰り返し率：１００ＫＨｚ〜２００ＫＨｚ、
加工点の平均出力：２Ｗ、
スピード：５００ｍｍ／ｓ。

このようにして基材の表面にＤＬＣパターンが形成されたパターン付ロールを得た。得られたパターン付ロールの表面を光学顕微鏡で観察したところ、高精細なＤＬＣパターンが観察された。

（実施例３）
円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍの版母材（アルミ中空ロール）を準備し、全自動レーザーグラビア製版ロール製造装置（製品名：Ｎｅｗ ＦＸ、株式会社シンク・ラボラトリー製）を用いて、下記に示すＤＬＣ被覆膜の成膜までを行った。まず、版母材（アルミ中空ロール）を銅メッキ槽に装着し、中空ロールをメッキ液に全没させて２０Ａ／ｄｍ²、６．０Ｖで１００μｍの銅メッキ層を形成した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、均一な銅メッキ層を得た。この銅メッキ層の表面を４ヘッド型研磨機（株式会社シンク・ラボラトリー製研磨機）を用いて研磨して当該銅メッキ層の表面を均一な研磨面とした。次に、原料ガスにトルエン、成膜温度８０−１２０℃、成膜時間１８０分で膜厚２．７μｍのＤＬＣ被覆膜を成膜した。

次いで、ナノ秒パルスレーザ（コヒーレント社製、AVIA355-14-70）を用いて、下記の条件でレーザアブレーションを行った。
波長：３５５ｎｍ、
加工エネルギー：１０μＪ／Ｐ（パルス）、
パルス繰り返し率：１００ＫＨｚ〜２００ＫＨｚ、
加工点の平均出力：２Ｗ、
スピード：５００ｍｍ／ｓ。

このようにして基材の表面にＤＬＣパターンが形成されたパターン付ロールを得た。得られたパターン付ロールの表面を光学顕微鏡で観察したところ、高精細なＤＬＣパターンが観察された。

（実施例４）
円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍの版母材（アルミ中空ロール）を準備し、全自動レーザーグラビア製版ロール製造装置（製品名：Ｎｅｗ ＦＸ、株式会社シンク・ラボラトリー製）を用いて、下記に示すＤＬＣ被覆膜の成膜までを行った。まず、版母材（アルミ中空ロール）を銅メッキ槽に装着し、中空ロールをメッキ液に全没させて２０Ａ／ｄｍ²、６．０Ｖで１００μｍの銅メッキ層を形成した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、均一な銅メッキ層を得た。この銅メッキ層の表面を４ヘッド型研磨機（株式会社シンク・ラボラトリー製研磨機）を用いて研磨して当該銅メッキ層の表面を均一な研磨面とした。次いで、ニッケルメッキ槽に装着し、メッキ液に半没させて２Ａ／ｄｍ²、７．０Ｖで２μｍのニッケルメッキ層を形成した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、均一なニッケルメッキ層を得た。上記形成したニッケルメッキ層を基材としてその基材の表面にＤＬＣ被覆膜をＣＶＤ法で形成した。雰囲気アルゴン／水素ガス雰囲気、原料ガスにヘキサメチルジシロキサン、成膜温度８０−１２０℃、成膜時間６０分で膜厚０．１μｍの中間層を成膜した。次に、原料ガスにトルエン、成膜温度８０−１２０℃、成膜時間１８０分で膜厚１０μｍのＤＬＣ被覆膜を成膜した。

次いで、ナノ秒パルスレーザ（コヒーレント社製、AVIA355-14-70）を用いて、下記の条件でレーザアブレーションを行った。
波長：３５５ｎｍ、
加工エネルギー：８０μＪ／Ｐ（パルス）、
パルス繰り返し率：１００ＫＨｚ〜２００ＫＨｚ、
加工点の平均出力：８Ｗ、
スピード：３００ｍｍ／ｓ。

このようにして基材の表面にＤＬＣパターンが形成されたパターン付ロールを得た。得られたパターン付ロールの表面を光学顕微鏡で観察したところ、高精細なＤＬＣパターンが観察された。

また、基材として、シリコンゴム上に板厚０．４ｍｍのニッケルスリーブを嵌着せしめたロールを使用した以外は実施例１と同様にしてパターン付ロールを作製した。得られたパターン付ロールを電子顕微鏡で観察したところ、高精細なＤＬＣパターンが観察された。

１０：パターン付ロール、１２：基材、１４：：ＤＬＣ被覆膜、１６：レーザ光、２０：ＤＬＣパターン。

Claims (4)

1. 基材を準備する工程と、該基材の表面にＤＬＣ被覆膜を形成する工程と、該ＤＬＣ被覆膜にパルスレーザを照射してレーザアブレーションを行い、前記ＤＬＣ被覆膜を前記レーザアブレーションにより剥離せしめることにより該基材の表面は削られることなく該基材の表面にＤＬＣパターンを形成する工程と、を含み、前記パルスレーザとしてナノ秒以下のパルス幅を有するレーザを用いることを特徴とし、エッチングを行うことのないパターン付ロールの製造方法。
2. 前記ＤＬＣ被覆膜が形成される基材が、ニッケル、タングステン、クロム、チタン、銀、ステンレス鋼、鉄、銅、アルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料からなることを特徴とする請求項１記載のパターン付ロールの製造方法。
3. 前記基材が、ゴム又はクッション性を有する樹脂からなるクッション層を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のパターン付ロールの製造方法。
4. 前記ＤＬＣ被覆膜の厚さが、０．１μｍ〜２０μｍであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のパターン付ロールの製造方法。