专利名称：阳极氧化处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种阳极氧化处理装置，用于制造在辊子状的铝基材外周面上形成有带多个细孔的阳极氧化铝的压印用辊子状模具。
背景技术：
对于表面上有可见光波长以下的周期的微细凹凸构造的光学膜，由于发现其具有防止反射等功能，所以关注其应用性。特别是，被称为蛾眼(Moth-eye)构造的微细凹凸构造，通过从空气折射率向材料折射率连续地增大，发现其会有效防止反射的功能，该情况已为公众所熟知。作为表面具有微细凹凸构造的光学膜的制造方法，可以列举有在基材膜(被转印体)表面上转印形成于模具表面的微细凹凸构造的压印法。已公知的所述压印法例如为下述的方法(专利文献1)。一种光压印法，其在外周面上形成有带多个细孔的阳极氧化铝的辊子状模具与透明基材膜之间夹有紫外线硬化性树脂的状态下，对紫外线硬化性树脂照射紫外线，硬化紫外线硬化性树脂，形成表面具有阳极氧化铝的细孔翻转了的多个凸部的硬化树脂层，与该硬化树脂层一起将基材膜从辊子状模具上剥离。此外，上述压印法中使用的辊子状模具的制造方法(专利文献1、幻为例如、反复执行下述工序的方法在电解液中阳极氧化辊子状的铝基材，在铝基材的外周面上形成带多个细孔的阳极氧化铝的工序；以及扩大该细孔孔径的工序。专利文献1 日本特开2009-174007号公报专利文献2 国际公开第2006/059686号公报然而，在辊子状模具的制造过程中，在单将辊子状的铝基材浸渍在电解液中进行阳极氧化的情况下，因铝基材部位的不同会出现阳极氧化不均勻，其结果是，可能会得到不同部位的细孔深度不齐整的辊子状模具。一旦使用这种辊子状模具、利用压印法制造表面具有多个凸部的光学膜，则会得到不同部位的凸部的高度不齐整、即不同部位的反射率不齐整的光学膜。发生阳极氧化不均勻的原因有；受电解液的温度、电流密度、电解电压等的影响， 辊子状的铝的表面温度不均勻、用来供给稳定电流的通电部件与铝基材没有紧密电接触而造成的通电不良等。
实用新型内容本实用新型是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种能够制造出抑制了细孔深度不齐整的压印用辊子状模具的阳极氧化处理装置。作为上述问题的解决手段，本实用新型的阳极氧化处理装置通过阳极氧化槽的电解液对由铝构成的辊子状的铝基材进行阳极氧化处理，该阳极氧化处理装置具有与所述铝基材的一端面或两端面面接触的通电部件，使所述通电部件与以中心轴为旋转中心进行旋转的所述铝基材同步旋转，并对所述铝基材进行通电。此外，本实用新型的阳极氧化处理装置还具有使所述铝基材旋转的旋转驱动单兀。此外，本实用新型的阳极氧化处理装置还具有使所述通电部件在所述铝基材的轴向上前进后退运动的轴向驱动单元，通过所述轴向驱动单元使所述铝基材与所述通电部件接触或分开。。此外，在本实用新型的阳极氧化处理装置中，在所述铝基材的一端面或两端面上具有第一锥面，所述通电部件具有与所述第一锥面面接触的第二锥面。根据本实用新型，可以制造出能够抑制细孔深度的不齐整的压印用辊子状模具。 由于使铝基材与通电部件面接触、同步旋转而对铝基材实施通电，所以可以稳定地进行通电而不会出现通电不良。此外，由于接触面积较大，所以能够抑制铝基材与通电部件的接触部在旋转状态下因摩擦等产生的电流值的振动，能够进一步提高辊子状模具的合格率。
图1是本实用新型实施方式的阳极氧化处理装置的截面图。图2是沿图1的A-A线的截面图。图3是表示阳极氧化铝的细孔的形成过程的截面图。图4A是对本实用新型实施例中的阳极氧化处理装置的铝基材的通电状态进行说明的图表。图4B是放大表示图4A所示的图表的特定范围的图。图5是表示比较例中的阳极氧化处理装置的概略构成的截面图。图6是对比较例中的阳极氧化处理装置的铝基材的通电状态进行说明的图表。附图符号说明；10...阳极氧化装置；11...阳极氧化槽；13...通电部件；13A...锥面；15...支
撑轴(旋转驱动单元)；20. ·.铝基材；20A锥面。
具体实施方式
下面，根据附图对本实用新型的实施方式进行详细地说明。图1是本实施方式的阳极氧化处理装置10的侧截面图。图2是沿图1的A-A线的截面图。如图1所示，阳极氧化处理装置10具有充满电解液的阳极氧化槽11 ；覆盖阳极氧化槽11周围、用于接收从阳极氧化槽11溢出的电解液的外槽12 ；临时储存电解液的储存槽25 ；使外槽12接收的电解液向下流到储存槽25的流下流路四。阳极氧化槽11容纳有辊子状的铝基材20并将其浸渍在电解液中。在铝基材20的下侧的阳极氧化槽11的底部形成有供给口 18，阳极氧化处理装置 10还具有使储存槽25的电解液返回到阳极氧化槽11的返回流路观；设置于返回流路观中途的泵27 ；对从供给口 18流出的电解液的流动进行调整的整流板17。储存槽25设有电解液的调温单元沈，储存槽25内被调温的电解液利用泵27形成通过返回流路观向阳极氧化槽11的流动，并被施加压力从供给口 18排出。由此，形成从阳极氧化槽11的底部向上部上升的电解液的流动。此外，设置于储存槽25的调温单元沈可以为以水、油等为热介质的热交换器、电加热器等。整流板17是形成有多个通孔的板状部件，其将电解液的流动调整为从供给口 18 流出的电解液从阳极氧化槽11的整个底部大体上均勻地上升。整流板17配置在铝基材20 与供给口 18之间且表面(表面方向)接近水平。此外，图2所示的2个阴极板21是距离铝基材20 —定间隙地相对配置的金属板，其相对于铝基材20的中心轴平行配置，且从水平方向夹着铝基材20。参照图1，在阳极氧化槽11中相互面对的侧壁IlAUlB的下部侧设有支撑铝基材 20的支撑轴15，该支撑轴15的轴向沿水平方向。一对支撑轴15如图2所示，在水平方向上并列地分别设置在侧壁11A、11B，各支撑轴15贯穿侧壁11A、11B，被支撑为可以相对所述侧壁11A、11B旋转。各支撑轴15的阳极氧化槽11内的端部插通设置在由0型环等树脂材料构成的圆筒状的弹性部件16内，铝基材20被支撑在支撑轴15上，并使其两端部的外周面载置在各弹性部件16上。各支撑轴15与例如电动机等旋转驱动部(图中省略示出)连接，各支撑轴15利用该旋转驱动部在同一方向上旋转，由此使得与弹性部件16接触的铝基材20在该阳极氧化处理装置10中旋转。在侧壁IlAUlB上的支撑轴15的上方，贯穿地设有轴向沿水平方向的通电用轴 14，该通电用轴14还贯穿外槽12并露出到外侧。通电用轴14由具有导电性的材料构成， 分别可以旋转地支撑于侧壁11A、11B。此外，通电用轴14不必全部由具有导电性的材料构成，只要能够通过后述的通电部件13向铝基材20施加电流即可。具体来说，可以构成为利用绝缘物质表面涂层于通电用轴14的外部，还可以为在与侧壁IlAUlB接触的部位设置耐磨损性优良的涂层等。各通电用轴14的阳极氧化槽11内的端部一体设置有圆盘状的通电部件13。通电部件13与作为阳极的中空圆柱状的铝基材20的两端面实行面接触。这里，在相对配置成夹着铝基材20的两片阴极板21、以及通电用轴14上电连接电源M，从而可以施加电流。通电部件13设置为利用在通电用轴14或铝基材20的轴向上进行前进后退运动的气筒等驱动部(图中省略示出)，可以进行往复运动。使铝基材20设置在支撑轴15上以后，使通电部件13与铝基材20的两端面接触，由此可以从铝基材20的轴向的两侧实施通电。此外，在图1所示的例子中，在铝基材20的两端面设有通电部件13，然而，还可以构成为仅在铝基材20的一个端面设置通电部件13，将另一端作为推压部件。此外，通电部件 13不必紧密地在铝基材20的端面上与铝基材接触，还可以构成为在铝基材20的内周面等其他位置上与铝基材20接触。因为通电用轴14贯穿阳极氧化槽11以及外槽12并进行前进后退运动，所以在通电用轴14与阳极氧化槽11以及外槽12之间设置有滑动轴承19，所述滑动轴承19支撑通电用轴14使其可以旋转并可以在轴向上移动。对铝基材20的两端部的内径侧角部进行倒角，铝基材20的两端面的一部分形成锥面20A，另一方面，对通电部件13的外径侧角部进行倒角，形成与锥面20A面接触的锥面 13A，优选设置为二者斜度相同。通过使铝基材20的锥面20A与通电部件13的锥面13A面接触，使得两者可以紧密地电接触，而且，当铝基材20或者通电部件13侧旋转时，利用接触后产生的阻力可以传递旋转，可以使它们同步旋转。因此，由于接触面积增大，并消除了旋转时的滑动影响以及磨损影响，所以能够供给稳定的电流。关于铝基材20以及通电部件13的锥度，优选相对于轴向(0° )呈15 45°，尤为优选22. 5 37. 5°。这是因为，在锥度较小的情况下，接触时接触面的阻力较大可能会成为限制，铝基材20可能会变形。在锥度较大的情况下，接触并旋转时接触面上容易发生滑动。此外，铝基材20以及通电部件13的锥面20A、13A的表面粗糙度优选为Ra3. 2以下的加工面，尤为优选为Ral. 6以下的精密加工面。在锥面表面粗糙度较大的情况下，当铝基材20与通电部件13接触时，由于接触部的一部分发生晃动而不能紧密接触或在通电部件13的锥面13A的晃动部位形成有阳极氧化铝，所以会影响稳定的电流供给。此外，因为连接有通电部件13的通电用轴14与铝基材20同步旋转，所以通电用轴14与电源M通过可以旋转供电的连接器(图中省略示出)电接触(连接)。可以旋转供电的连接器可以为旋转连接器、滑环等，优选旋转时电流稳定性较好的旋转连接器。此外，还可以设置为通电部件13仅与铝基材20的一端面面接触，实施通电。另外，使通电部件13和铝基材20同步旋转的单元可以不是支撑轴15，而是将连接在旋转部件13的通电部件14作为旋转驱动源。这种情况下，支撑轴15不与上述的旋转驱动部连接，只要构成为能够与铝基材20同步旋转即可。此外，在本实施方式中，对铝基材20 两端部的内径侧角部进行倒角形成锥面20A，对通电部件13的外径侧角部进行倒角形成锥面13A，然而还可以实施为对铝基材20两端部的外径侧角部进行倒角、对通电部件13的内径侧角部进行倒角而形成锥面。此外，通电部件13不必如上所述全部由具有导电性的材料构成，只要构成为可以使铝基材20与通电用轴14电连接即可。具体地说，可以构成为；除了与通电部件的锥面20A以及通电用轴14电连接的部分以外，均由绝缘物质涂层。此外， 关于锥面13A，只要能够使铝基材20与通电部件13稳定地电连接即可，其表面的一部分也可以由导电性物质以外的物质构成。此外，形成于各个通电部件13的锥面13A不必为同一形状，也可以为不同形状。另外，锥面13A还可以构成为形成在通电部件13的至少一方上。使用该阳极氧化处理装置10的铝基材20的阳极氧化如下所述。将铝基材20设置在支撑轴15上。然后，使用进行前后移动的上述驱动部(图中省略示出)从两侧同时驱动通电用轴14，使通电部件13接触到铝基材20。而且，可以在使铝基材20与通电部件13接触后向阳极氧化槽11添加电解液，还可以在电解液进入阳极氧化槽11的状态下使通电部件13与铝基材20接触。在通电部件13与铝基材20接触的状态下驱动上述旋转驱动部(图中省略示出)，旋转支撑轴15从而旋转铝基材20。使铝基材20旋转，通过通电用轴14、通电部件13对铝基材20和阴极板21施加电压，阳极氧化铝基材20。在使通电部件13接触铝基材20时，用于使它们接触的推压压力优选在0. 2MPa以上。旋转时，由于在进行接触的锥面上产生滑动、或不能紧密接触，而影响稳定的电流供给。 然而，由于推压压力一旦过大，可能会导致铝基材20变形、不能传递旋转而停止，因此，应当根据工件的形状和旋转驱动源的规格进行适当的选择。[0048]在对铝基材20进行阳极氧化期间，一边旋转铝基材20 —边从阳极氧化槽11排出一部分电解液，同时向阳极氧化槽11供给等量的电解液。具体地说，使电解液从阳极氧化槽11溢出，使溢出的电解液流到储存槽25，通过储存槽25调节电解液的温度后，使该电解液从设置于铝基材20下侧的供给口 18返回到阳极氧化槽11内。此时，利用泵27施加压力，从供给口 18排出电解液，进而通过整流板17调整电解液的流动，使得从供给口 18排出的电解液从阳极氧化槽11的整个底部大体上均勻地上升， 由此使得从阳极氧化槽11的底部向上部上升的电解液形成大致均勻的流动。优选地，向阳极氧化槽11供给的电解液的供给量(从供给口 18排出的电解液的排出量)与阳极氧化槽11的容积相对应，循环次数为三分钟一次以上。由此，阳极氧化槽 11可以频繁地进行液体更新，有效地去除热量、去除产生的水蒸气。具体地说，优选槽容量为107L时，供给流量为36L/min左右。铝基材20的转速优选为3rpm以上。铝基材20的转速在3rpm以上，则可以充分抑制铝基材20周围的电解液的浓度、温度的不均勻。从驱动装置的能力来看，铝基材20的转速优选为IOrpm以下。如上所述，对铝基材20实施阳极氧化，则从图3(a)所示的状态形成如图3 (b)所示的带细孔52的氧化皮膜M。铝的纯度优选为99%以上，尤为优选为99. 5%以上，更为优选为99. 8%以上。在铝的纯度较低的情况下，在阳极氧化时，形成由于杂质的偏析使可见光散射的大小的凹凸构造，降低通过阳极氧化形成的细孔52的规则性。电解液可以为草酸、硫酸等。使用草酸作为电解液的情况；草酸的浓度优选为0. 7M以下。草酸的浓度超过0. 7M时，会出现电流值过高，氧化皮膜的表面变粗糙的情况。为了得到在某一规定周期下具有规则性较高的细孔的阳极氧化铝，应当施加与规定周期相应的化成电压。例如在周期为IOOnm的阳极氧化铝的情况下，化成电压优选为 30V 60V。在不施加与规定周期相应的化成电压时，可能会降低规则性。电解液的温度优选为60°C以下，尤为优选为45°C以下。电解液的温度超过60°C 时，可能会引发称为“烧伤”的现象、细孔受到损伤、表面熔化而致使细孔的规则性紊乱。使用硫酸作为电解液的情况；硫酸的浓度优选为0. 7M以下。硫酸的浓度超过0. 7M时，会出现电流值过高，难以维持额定电压的情况。为了得到在某一规定周期下具有规则性较高的细孔的阳极氧化铝，应当施加与规定周期相应的化成电压。例如在周期为63nm的阳极氧化铝的情况下，化成电压优选为 25V 30V。在不施加与规定周期相应的化成电压时，可能会降低规则性。电解液的温度优选为30°C以下，尤为优选为20°C以下。电解液的温度超过30°C 时，可能会引发称为“烧伤”的现象、细孔受损、表面熔化而致使细孔的规则性紊乱。接着，如图3 (b)所示，在形成带有细孔52的氧化皮膜M后，通过重复进行如下工序使用阳极氧化处理装置10进行阳极氧化从而形成带有多个细孔的阳极氧化铝的工序 (阳极氧化处理)、以及扩大该细孔孔径的工序(细孔孔径扩大处理)，来制造辊子状模具。在重复实施阳极氧化处理工序和细孔孔径扩大处理时，首先，如图3(c)所示暂时去除氧化皮膜M。这里，通过将其做成阳极氧化的细孔生成点56可以提高细孔的规则性。去除氧化皮膜的方法可以为使其溶解在不溶解铝而选择性溶解氧化皮膜的溶液中进行去除的方法。这种溶液可以为例如、铬酸/磷酸混合液等。接着，对去除了氧化皮膜的铝基材20再次进行阳极氧化，如图3(d)所示，形成有带圆柱状的细孔52的氧化皮膜M。阳极氧化使用上述阳极氧化处理装置10实施。条件为与形成如图3(b)所示的氧化皮膜M时相同的条件即可。阳极氧化的时间越长，越能够得到较深的细孔。接着，如图3(e)所示，进行使细孔52的孔径扩大的工序。细孔孔径扩大处理是一种浸渍在溶解氧化皮膜的溶液中，使通过阳极氧化得到的细孔孔径扩大的处理。这种溶液可以为例如质量浓度5%左右的磷酸水溶液等。细孔孔径扩大处理的时间越长，细孔孔径越大。接着，再次进行阳极氧化，如图3(f)所示，进而形成有从圆柱状细孔52的底部向下延伸的、直径较小的圆柱状细孔52。阳极氧化使用上述阳极氧化处理装置10实施。条件与上述条件相同即可。阳极氧化的时间越长，越能得到较深的细孔。接着，反复执行如上所述的细孔孔径扩大处理和阳极氧化处理，得到如图3(g)所示的形成有阳极氧化铝(铝的多孔质氧化皮膜(防蚀铝))的辊子状模具60，所述阳极氧化铝具有直径从开口部向深度方向连续减少的细孔52。优选最后以细孔孔径扩大处理结束。优选重复的次数合计为三次以上，尤为优选为五次以上。重复的次数在两次以下时，由于细孔直径非连续性减少，所以转印这种细孔进行制造的光学膜的降低反射率的效果不充分。细孔52的形状可以为近似圆锥形状、方锥形状等。细孔52间的平均周期为可见光波长以下，即400nm以下。细孔52间的平均周期优选为25nm以上。细孔52的深宽比(细孔的深度/细孔的开口部的宽度)优选为1.5以上，尤为优选为2.0以上。在如上所述的本实施方式的阳极氧化处理装置10中，当在阳极氧化槽11的电解液中阳极氧化辊子状的铝基材20时，因为可以使铝基材20以铝基材20的中心轴为旋转轴进行旋转，所以可以抑制铝基材20周围的电解液浓度、温度的不均勻，在铝基材20的整个外周面上进行大体上均勻的阳极氧化，其结果是，可以制造出抑制了细孔深度不齐整的辊子状模具。此外，因为在使铝基材20与通电部件13面接触的状态下使铝基材20与通电部件 13同步旋转，对铝基材20供电，因此，接触面积较大，能够消除旋转时的滑动影响以及磨损影响，从而抑制通电不良，能够进一步提高辊子状模具的合格率。实施例下面，根据实施例对本实用新型进行具体说明。在本实施例中，对图1所示的阳极氧化处理装置10设定具体的条件，进行运转。 将中空圆柱状的铝基材20(纯度99. 99%，长度280mm，外径200mm，内径155mm)的两端面、以及通电部件13的端面设置为相对于轴向呈锥度30°，使各个锥面20A、13A的表面粗糙度为Ral. 6。[0080]使铝基材20在由0. 3mol/L水溶液构成的106L电解液中，在温度为15. 7°C、电解液供给量为36L/分、两个通电部件13的推压压力为0. 2MPa、铝基材20的转速为6rpm、电压为40V的条件下，阳极氧化60分钟，形成氧化皮膜。图4A表示实测本阳极氧化处理装置10中通电60分钟时的电流值的状态的实施例(图表)。在图4A中，横轴表示累计时间(秒)，纵轴表示电流值的振动幅度(A)。此外， 图4B表示图4A所示的测定结果中的1800秒内的电流值的振动幅度的测定结果(而且，在图4B中详细地表示电流值的振动幅度(A)的刻度)。在本实施例中，从这些图可以明确确认稳定了的固定的电流值，在较长时间内不会发生较大变动，而向铝基材20通电。从该实施例可以确认利用本实用新型抑制通电不良的效果。比较例下面，作为比较例，对使通电部件与铝基材点接触时的电流值的测定值进行说明。 参照图5，该比较例中使用的阳极氧化处理装置中设有与铝基材20的两端侧的内表面接触的滑动轴承41，滑动轴承41的外周面上连接有固定于铝基材20的环状的套子40。铝基材 20通过外部旋转机构(图中省略示出)进行旋转。铝基材20的内表面上接触有从通电部件43伸出的接触端子42，进行通电。接着，实测在图5的状态下、在与上述实施例相同的条件下对铝基材20通电的状态，测量结果如图6所示。在图6中，横轴表示累计时间(秒)，纵轴表示电流值的振动幅度 (A)。此外，图6所示为累计时间在1200秒(20分钟)内的测定结果。将图4A、图4B的使用本实用新型阳极氧化处理装置的实施例与图6进行比较可以看出，在比较例中电流值始终出现若干振动。而且，还处处产生电流值变动较大的地方。其原因在于，铝基材20与接触端子42点接触，所以接触面积小，当铝基材20旋转时，就会发生由旋转周期决定的接触面变动较大因而无法稳定接触的情况、以及铝基材20与接触端子42在接触面上磨损、滑动的情况，出现瞬间不接触的状态，从而电流值发生较大变动。
权利要求1.一种阳极氧化处理装置，通过阳极氧化槽的电解液对由铝构成的辊子状的铝基材进行阳极氧化处理，该阳极氧化处理装置的特征在于，具有与所述铝基材的一端面或两端面面接触的通电部件，使所述通电部件与以中心轴为旋转中心进行旋转的所述铝基材同步旋转，并对所述铝基材进行通电。
2.根据权利要求1所述的阳极氧化处理装置，其特征在于，还具有使所述铝基材旋转的旋转驱动单元。
3.根据权利要求1所述的阳极氧化处理装置，其特征在于，还具有使所述通电部件在所述铝基材的轴向上前进后退运动的轴向驱动单元，通过所述轴向驱动单元使所述铝基材与所述通电部件接触或分开。
4.根据权利要求2所述的阳极氧化处理装置，其特征在于，还具有使所述通电部件在所述铝基材的轴向上前进后退运动的轴向驱动单元，通过所述轴向驱动单元使所述铝基材与所述通电部件接触或分开。
5.根据权利要求1所述的阳极氧化处理装置，其特征在于，在所述铝基材的一端面或两端面上具有第一锥面，所述通电部件具有与所述第一锥面面接触的第二锥面。
专利摘要本实用新型提供一种能够制造出抑制了细孔深度不齐整的压印用辊子状模具的阳极氧化处理装置。所述阳极氧化处理装置通过阳极氧化槽(11)的电解液对由铝构成的辊子状的铝基材(20)进行阳极氧化处理，该阳极氧化处理装置设有与铝基材(20)的两端面面接触的通电部件(13)，使所述通电部件(13)与以中心轴为旋转中心进行旋转的铝基材(20)同步旋转，并对铝基材(20)实施通电。
文档编号C25D11/04GK202047157SQ20112009492
公开日2011年11月23日 申请日期2011年3月25日 优先权日2010年7月29日
发明者小畑博司, 星出芳彦, 释迦郡真矢 申请人:三菱丽阳株式会社