圧延ロール及びスクリーン印刷用メッシュ
【課題】微細表面パターンが容易に作成された、圧延に適した表面硬さを備えた圧延ロールを提供する。
【解決手段】圧延ロール７は、薄肉の平板である元板１に感光樹脂膜２を塗布してマスク３を用いて露光し腐食及び洗浄する工程Ｓ１と、曲げ加工して平板を薄肉円筒形状のスリーブ４に成型する工程Ｓ２と、スリーブ４を窒化熱処理して表面を硬化させる工程Ｓ３と、硬化スリーブ５をロール基体６に挿入して圧延ロール７に組み立てる工程Ｓ４とを含む製造方法により製造される。
【解決手段】圧延ロール７は、薄肉の平板である元板１に感光樹脂膜２を塗布してマスク３を用いて露光し腐食及び洗浄する工程Ｓ１と、曲げ加工して平板を薄肉円筒形状のスリーブ４に成型する工程Ｓ２と、スリーブ４を窒化熱処理して表面を硬化させる工程Ｓ３と、硬化スリーブ５をロール基体６に挿入して圧延ロール７に組み立てる工程Ｓ４とを含む製造方法により製造される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に規則正しい微細な凹凸パターンを有する圧延ロール及びスクリーン印刷用メッシュに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の如く、鋼板やアルミ板などを元板とするプレス成型品や圧延材の表面塗装性や意匠性を向上させるために、その表面に微細な凹凸形状を形成することがある。
このような圧延材において、表面塗装性の機能のためには、触針式表面粗さ計で測定した算術平均粗さＲａやＰＰＩ（peak per inch）などの二次元パラメータが所定の値を有する表面凹凸が必要とされる。その一方で、意匠的に高い付加価値を備えるには、パターンニングされた規則正しい表面凹凸が必要とされる。
規則正しい表面凹凸は、元板の圧延・プレス成形後にエッチング等により形成されることが多いが、低コスト化を実現するためには、圧延・プレス成形まで又は圧延・プレス成形と同時に表面加工を施すことが望まれている。そのために、表面に微細な凹凸パターンが形成された圧延ロールを採用し、圧延・プレス成形を行いつつその表面に微細な凹凸形状を形成する手法がある。
【０００３】
表面に微細な凹凸パターンが形成された圧延ロールとしては、製鉄所で用いられている放電ダルロール、スクラッチロール、ショットダルロールなどがある。しかしながら、これらの圧延ロールを、意匠性の高い表面加工に用いることは困難である。なぜならば、かかる圧延ロールは、放電加工、ショットブラスト加工により表面加工が行われており、規則正しくパターンニングされた表面凹凸形状を有するものとは言い難い。
これに対して、レーザや電子ビームを用いて製作された圧延ダルロールも存在する。しかしながら、この加工法では、表面凹凸形状のピッチが数百μｍ程度であり、微細な凹凸模様の形成は困難である。
【０００４】
以上述べた技術は、数々の特許文献に既に開示されているところである。
例えば、特許文献１には、ショットブラスト処理及びエッチング処理により微細な凹凸パターンを形成する技術が開示されている。また、特許文献２に開示されているような、レーザダル装置を高精度なパターン形成ができるようにレーザ発振器のヘッドを動かしながら、ロールを溶融してパターンを形成する技術が知られている。
特許文献３には、突起部をロール表面に形成させる方法として、ロールに直接樹脂マスクを塗り露光させてメッキで凸部を形成するのものが開示されている。特許文献４に示されているような、粉末をレーザ溶融させて突起部を形成する方法も知られている。
【特許文献１】特開２０００−３１７８３６号公報
【特許文献２】特開２００５−３４８６５号公報
【特許文献３】特開平５−１５６４９２号公報
【特許文献４】特開２００５−７４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜特許文献４の全てが、表面硬さが硬い圧延ロールに直接微細パターンを形成する方法であり、実機の大型のロールを加工するためには特殊な大型の設備が必要である。加えて、実際のロール作成時には以下のような問題点がある。
すなわち、特許文献１に開示された技術では、圧延ロール表面の硬度が高い場合には、規則的な微細パターンの形成が困難であることは明らかである。
特許文献２に開示された技術では、既存のレーザダル装置を改造することによる大型ロールへの適用も可能であるが、規則的な微細パターンをレーザ加工で形成すると加工時間が長く、加工コストが掛かってしまう。
【０００６】
特許文献３に開示された技術のように、メッキで突起部を形成すると、圧延中に突起部には大きなせん断応力が作用するため剥離が起きてしまう可能性が大であり、圧延ロールの表面加工としては不適切であることが現場の実績として明らかとなっている。
また、特許文献４に開示された技術のように、粉末溶融による突起部の形成を行ったとしても、突起部と母材との接合強度に問題があり、圧延ロールの表面加工としては不適切である。
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、金属板の圧延等に適した、表面に規則正しい微細な凹凸模様を有する圧延ロールを提供することを目的とする。この圧延ロールは、スクリーン印刷用メッシュを製作するのに適している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係る圧延ロールは、エッチング処理により板状の平板の表面に凹凸パターンを形成する工程と、前記凹凸パターンが表面に形成された平板を円筒状のスリーブに形成する工程と、前記スリーブを硬化処理する工程と、硬化処理されたスリーブを円柱状のロール基体の外周に嵌め込む工程と、を経て製造されたことを特徴とする。
この構成により、エッチング処理は平板の状態で行なわれるため、特別な装置を必要としないで容易に平板の表面に微細で規則正しい凹凸パターンを形成できる。その後に曲げ加工により平板からスリーブ状へ形状を加工する。このようなスリーブ状に形成してからスリーブを転写圧延可能な程度まで硬化させて、硬化後に圧延ロールの外表面にそのスリーブを挿入する。このため、エッチング時には平板上であってかつ柔らかく、表面に微細な凹凸パターンを容易に形成できるとともにスリーブに加工しやすく、スリーブ状で硬化処理を行ない、圧延ロールに挿入するので転写圧延に適した硬度の圧延ロールを得ることができる。
【０００８】
なお、本発明に係る圧延ロールは、エッチング処理により板状の平板の表面に凹凸パターンを形成する工程と、前記凹凸パターンが表面に形成された平板を円筒状のスリーブに形成する工程と、スリーブを円柱状のロール基体の外周に嵌め込む工程と、一体となったスリーブ及びロール基体を硬化処理する工程と、を経て製造してもよい。
好ましくは、前記硬化処理されたスリーブの表面のビッカース硬度がＨｖ５００以上であるとよい。
なお好ましくは、前記スリーブは、前記平板の端部同士を接合した際に生じる継ぎ目を有するとよい。
【０００９】
さらに好ましくは、前記凹凸パターンは、前記板状の平板の中央側表面のみに形成されているとよい。
また、本発明に係るスクリーン印刷用メッシュは、印刷ペーストを印刷対象物に対して転写する複数の開口部をメッシュ本体の表面に備えたスクリーン印刷用メッシュであって、前記メッシュ本体は、前記開口部の縁に近づくにつれて前記印刷対象物から遠ざかるように反った断面形状に形成されていることを特徴とするものである。
なお、スクリーン印刷用メッシュは、前記開口部が上述の圧延ロールを用いて打ち抜かれているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る圧延ロールは、金属板の圧延等に適した、表面に規則正しい微細な凹凸パターンを表面に有するものとなっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
図１，図２は、本発明に係る圧延ロールの実施形態を示したものである。
前述したように、加工後にロール状に成型したスリーブを用いると、加工初期は平板であるため、既存の表面微細加工技術が適用可能である。特に、ステンレス板等は、平板であればフォトマスク・エッチングにより簡単に微細表面パターンの作成が可能である。しかしながら、このようなエッチングが簡単な材料は、十分な強度を有さないので圧延ロールの材質としては適するものではない。
【００１２】
この反面、エッチングが可能な薄板は塑性変形も可能であり、筒状のスリーブを作成することは容易である。
そこで、エッチング処理した平板をロール曲げ加工などで筒状にし、溶接によりスリーブを作成する。このスリーブを熱処理し硬度を高くして、圧延ロールの芯材となるロール基体を挿入することにより圧延ロールを作成する。ロール基体は通常のワークロールと略同一の形状をしていることが好ましいが、それに限定はされない。
このようにして作成した圧延ロールは、種々の表面形態毎にスリーブを交換することにより、簡単に圧延材の表面形態の変更が可能である。通常、転写圧延では大きな圧下を必要としないため（圧下率は１０％未満）、スリーブとロール基体とを強固に接合する必要はない。大きな圧下率が必要な場合又は圧延対象が固い場合は、スリーブとロール基体のすべりが発生する可能性があるが、この場合は焼き嵌めなどにより、スリーブとロール基体とを強固に接合させることにより圧延可能となる。
【００１３】
図１に、本発明に係る圧延ロールの製造の工程を示す。
圧延ロールの製造の工程は、エッチング処理により板状の平板の表面に微細な凹凸パターンを形成する工程Ｓ１と、凹凸パターンが表面に形成された平板を円筒状のスリーブに形成する工程Ｓ２と、スリーブを硬化処理する工程Ｓ３と、硬化処理されたスリーブを円柱状のロール基体の外周に嵌め込む工程Ｓ４と、を有している。
詳しくは、元板１は、窒化により強度・耐磨耗性が増加するように成分設計された金属材料であり、ステンレス鋼が適用可能である。
【００１４】
元板１は、エッチングの曲げ加工の容易性から１０ｍｍ以下の板厚が適切である。これは、ワークロール径として３０ｍｍから１０００ｍｍを考えた場合に、板厚が厚くなると、曲げ加工時に表面にエッチングされた凹凸が塑性変形し凹凸パターンが崩れるためである。
次に、平板状の元板１の表面全体に感光樹脂を塗布して感光樹脂膜２を形成する。この感光樹脂膜２は、エッチング処理の際のマスキング材となるものであって、たとえば、紫外光で硬化する材質を含む塗料が用いられ、厚みは約１０〜５０μｍ程度でよい。なお、感光樹脂膜２の形成方法としては、全面に均一な塗装が可能なスプレー法、静電塗装法が適している。
【００１５】
次いで、感光樹脂膜２が塗布された元板１にパターンマスク３を載置して、紫外光を照射する。このマスク３については、実際に元板１に形成されるパターン（例えば、凹部間のピッチ２００μｍ、凹部の溝幅７０μｍ）を大きく形成しておいて、光学レンズを用いて微細な像とし元板１の感光樹脂膜２に露光するようにしても構わない。
このマスク３により、紫外光が遮断された感光樹脂膜の部分には硬化していない感光樹脂膜２が残存し、紫外光が透過した感光樹脂膜の部分には硬化した感光樹脂膜２が形成される。
【００１６】
なお、元板１の表面に形成される微細な凹凸パターンの凹部間のピッチは、上述のように２００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ〜２０μｍとすることが可能であり、また、元板１の表面に形成される凹部の溝幅は、上述のように７０μｍ以下であって、好ましくは４０μｍ〜１０μｍとすることが可能である。
次に、元板１に対してエッチング加工を行い、硬化していない感光樹脂膜２に対応する部分を腐食させて凹部を形成する。エッチング加工は、一般的な電解エッチングや化学エッチング等が利用できる。このエッチング加工により、元板１の表面には深さが１０〜４０μｍ程度の凹部が腐食形成される。
【００１７】
このようにしてエッチング加工による凹部の形成を終えたならば、残された元板１の表面に残された感光樹脂膜２をブラシ洗浄あるいは溶剤処理等の通常の方法に従って除去すれば、元板１の表面には無数の微細な規則正しい凹凸パターンが形成される。
エッチング処理された平板を曲げ加工により、たとえば５０ｍｍの直径の薄肉円筒（パイプ）形状のスリーブ４を形成する。このとき、元板１の表面に形成された凹凸形状がスリーブの外面となるように元板１を巻回し、且つ元板１の端同士が突き合わさる「継ぎ目８」を溶接にて接合した後に、溶接部を研磨して滑らかに仕上げる。すなわち、薄い平板である元板１を薄肉円筒のスリーブ４に成型するために、円筒状の表面又は／及び裏面に平板を接合した継ぎ目８が存在することになる。なお、金属製品の用途にもよるが、転写圧延された金属製品は、この継ぎ目８の存在自体を原因とする瑕疵があったとしても、問題とならない。例えば、凹凸パターンを形成した後に元板１を所定のサイズに切断して切り分けて使用する場合には、継ぎ目８を切断の目印として利用して容易に切断することもできる。
【００１８】
すなわち、圧延ロール７で圧延する場合、圧延ロール７を１周分回転させると１ユニットの製品が転写される場合が多い。このような場合は、圧延ロール７の１周分ごとに形成される継ぎ目８で製品のユニットを区別することができ、マーキングやトラッキングをすることなく容易に切断することができる。
図５に示されるように、凹凸パターンを板状の平板の中央側表面のみに形成して、凹凸パターンの周囲に凹凸パターンが形成されていない部分を形成することもできる。このようにすれば、上述のように元板１を切り分けて使用する際に、凹凸形状の周囲を製品取り付け部として利用することができて便利である。
【００１９】
すなわち、上述のように凹凸パターンと非凹凸パターンとを備えた製品では、他の部品に取り付けるために接着や溶接用の部分が必要となる。ところが、打ち抜きで形成された凹凸パターンは強度が低く、他の部品に対する取り付けには適していない。そこで、凹凸パターンの周囲に無加工の非凹凸パターンを設け、この非凹凸パターンを用いて他の部品に取り付けることにより、強度低下を招くことなく他の部品への取り付けが可能となる。
次に、そもそもエッチング加工及び曲げ加工に適した材料（スリーブ４）は柔らかいため、このままの状態では圧延ロールとして使用することが不可能である。そのため、表層から３０〜５００μｍ程度の深さまでスリーブ４を硬質化する必要がある。ただし、通常の焼き入れや浸炭等では、スリーブ４を高温化させるため熱ひずみが生じやすく、このような熱処理は適用できない。
【００２０】
これに対して、たとえば、ＮＨ3ガス中で約５００℃に加熱して材料の表面に窒素を浸透させ窒化鉄の硬化層を生成させる窒化熱処理は、その処理温度が低く体積変化も生じない。ゆえに、本発明のようなスリーブ４に対する硬化処理には窒化熱処理が好適である。この窒化熱処理により、スリーブ４の表面の硬度をビッカース硬さＨｖ５００以上とすることが好ましい。特に好ましくは、Ｈｖ５５０〜Ｈｖ１２００の範囲とするとよい。
窒化熱処理を経て表面が硬化した硬化スリーブ５をロール基体６に挿入して、圧延ロール７を完成させる。ここで作成した硬化スリーブ５は、焼き嵌めによりロール基体６に嵌め込んで、圧延ロール７を製作する。しかしながら、硬化スリーブ５の交換容易性を考慮すれば、必ずしも焼き嵌めにより圧延ロール７にする必要はない。
【００２１】
なお、図４に示すように、スリーブ５をロール基体６に嵌め込んで一体とした後に窒化熱処理を行うことで、圧延ロール７を成型しても何ら問題はない。
このようにして製造された圧延ロール７は、硬度Ｈｖ５００以上、表面に微細且つ規則正しい凹凸パターン、円筒状の表面又は裏面に平板を接合した継ぎ目を備えた転写用及び／又は圧延用のロールとなる。
以上述べた製造工程を経て製作された圧延ロール７、及びこの圧延ロール７を用いて圧延を行った例を以下に述べる。
【００２２】
ＳＵＳ３０４の板厚１ｍｍの元板１に、エッチングにより図２のような断面を有する凹凸を網目状に形成した。この元板１を曲げ加工によりスリーブ４に加工して、ガス窒化処理により硬質化を行なった。硬化処理後のスリーブ５を径５０ｍｍのロール基体６に挿入し圧延ロール７とし、当該圧延ロール７を一対、及び径２５０ｍｍのバックアップロールを一対備えた４段圧延機により転写圧延を行なった。なお、圧延材としては純アルミを用いた。
図３は、圧延後の圧延材表面のレーザ顕微鏡写真である。この写真から明らかなように、本実施例の圧延ロール７を用いることで、圧延材（転写材）に対して微細かつ規則的な表面凹凸を確実に形成できる。
【００２３】
本発明の圧延ロール７を用いて転写圧延により生産された、微細かつ規則的な表面凹凸形状を有する圧延板は、例えば熱交換効率を向上させることができる点で、熱交換器の熱媒体流通部位に用いられると好適である。
以上のようにして、圧延ロール７を構成する元板１は、エッチング時には平らであってかつ柔らかく、表面に微細な凹凸パターンを容易に形成できる。エッチング後であっても柔らかく、スリーブ４に加工しやすい。スリーブ状に加工した後に硬化処理を行ない、ロール基体６に挿入する。このため、転写圧延に適した硬度の圧延ロール７であって、表面に微細かつ規則的な表面凹凸形状を有する圧延ロール７を得ることができる。
【００２４】
次に、上述の圧延ロール７を用いて形成されるスクリーン印刷用メッシュ９及びその作り方について説明する。
図６に示すように、スクリーン印刷用メッシュ９は、メッシュ本体１０と、このメッシュ本体１０に形成された複数の開口部１１とを有している。これらの開口部１１は、メッシュ本体１０を貫通するように形成されており、印刷対象物１３に対向する側の反対側から供給された印刷ペースト１２を印刷対象物１３に供給できるようになっている。複数の開口部１１は、メッシュ本体１０の表面に互いに縦横に等間隔をあけて規則正しく碁盤の目のように並んでおり、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面にムラなく均一に供給することが可能となっている。
【００２５】
図７（ａ）に示すように、本発明のスクリーン印刷用メッシュ９においては、メッシュ本体１０が開口部１１の縁に近づくにつれて印刷対象物１３から遠ざかるように反った断面形状に形成されている。このようにメッシュ本体１０における開口部１１の縁を反った形状に形成するのは次のような理由によるものである。
すなわち、図７（ｂ）に示すように、メッシュ本体１０における開口部１１の縁の断面形状が長方形状となっている従来のメッシュ１４では、印刷対象物１３の表面に押し当てるとメッシュ本体１０の表面が印刷対象物１３の表面とすき間なく面で接し、メッシュ本体１０の表面と印刷対象物１３の表面との間に印刷ペースト１２が回り込みにくくなる。それゆえ、印刷ペースト１２は開口部１１に対応した部分にしか塗布されず、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面に均一に転写することが困難になる。
【００２６】
一方、図７（ｃ）に示すように、電鋳ニッケルメッキを用いて形成された従来の電鋳メッシュ１５やＳＵＳ金網では、メッシュ本体１０における開口部１１の縁の角が丸まった断面形状になっており、印刷対象物１３の表面に押し当てても両者の間には隙間１６が生じる。それゆえ、印刷ペースト１２がメッシュ本体１０の表面と印刷対象物１３の表面との間に回り込みやすく、インキのペーストが印刷対象物１３の表面に広がって印刷ペースト１２が均一に転写される。つまり、印刷ペースト１２を均一に転写するには、印刷対象物１３の表面と接するメッシュ本体１０の表面が印刷対象物１３側に対して湾曲状に形成されていると良いことになる。
【００２７】
ところが、電鋳メッシュ１５は、ニッケルを太らせて楕円形状の断面形状を形成している関係上、メッシュの厚みを一定以下に薄くすることができず、メッシュの厚みとして最小の厚みは約２０μｍ程度である。また、ＳＵＳ金網は、金網の編み込みを行うために、ある程度の線径がＳＵＳ線に必要となるため、メッシュの最小厚みは約１０μｍ程度である。つまり、電鋳メッシュ１５やＳＵＳ金網では、メッシュの厚みを１０μｍ以下に形成することは困難である。
それゆえ、図８（ａ）に示すように、電鋳メッシュ１５では、開口部１１に形成される印刷ペースト１２を保持するためのスペースがメッシュの厚み方向に長くなり、開口部１１には大量の印刷ペースト１２が保持されることになる。その結果、この従来のメッシュを用いて印刷ペースト１２の転写を行うと、開口部１１に対応した位置に印刷ペースト１２が大量に転写され、印刷ペースト１２の厚みが印刷対象物１３の表面でばらつき、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面に均一な厚みで転写することが困難になる。
【００２８】
そこで、図７（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、本発明のスクリーン印刷用メッシュ９では、メッシュ本体１０における開口部１１の縁を反った形状（本実施形態では曲率半径が２０μｍ程度）に形成すると共にメッシュの厚みを電鋳メッシュ１５より薄く（本実施形態では５μｍ程度に）形成して、メッシュ本体１０の表面と印刷対象物１３の表面との間に隙間１６を形成している。
このようにすれば、印刷ペースト１２がこの隙間１６に回り込んで印刷対象物１３の表面に広がり、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面に均一に（ムラなく）転写できるようになる。また、開口部１１に形成される印刷ペースト１２を保持するためのスペースがメッシュの厚み方向に短くなり、メッシュに保持される印刷ペースト１２の量（透過体積）が少なくなる。その結果、印刷対象物１３の表面における印刷ペースト１２の厚みのばらつきが抑制され、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面に薄く均一に転写することが可能になる。
【００２９】
このように本発明のスクリーン印刷用メッシュ９では、メッシュ本体１０における開口部１１の縁を反った形状に形成すると共にメッシュ本体１０の厚みを薄くすることにより、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面全体に亘ってムラなく且つ薄く均一に塗布でき、鮮明で輪郭がくっきりとした印刷ができる。
上述のようなスクリーン印刷用メッシュ９は、以下のようにして作ることができる。
図９（ａ）に示すように、まずアルミニウムのような弾性材料でなるダイス層１７と、ニッケルやチタンのような硬質材料でなるメッキ層とを積層状に有する複合メッキ板１８を用意する。そして、例えば図２のような凹凸パターンが形成された圧延ロール７と、この圧延ロール７の下方に設けられたワークロールとの間にこの複合メッキ板１８を通板し、メッキ層の表面を圧延ロール７で押圧する。
【００３０】
このようにしてメッキ層の表面を圧延ロール７で押圧すると、図９（ｂ）に示すように、凸部１９の突端面１９ａが複合メッキ板１８のダイス層１７に達する深さまで入り込み、複合メッキ板１８の表面における凸部１９に対応した部分がダイス層１７に達する深さまで圧下される。
一方、圧延ロール７の押圧に際しては、圧延ロール７の凹部２０の底面２０ａがメッキ層の表面から上方に離れたままとなるように、圧延ロール７の位置や圧力を調整する。そうすると、複合メッキ板１８の表面における圧延ロール７の凹部２０に対応した部分が変形せずに残る。このとき、凹部２０に対応した部分は、凸部１９に対応した部分の圧下に伴って、凸部１９に近い側の縁が圧下方向（下方）に向かってだれるように変形して縁が反った形状（湾曲した形状）に形成される。
【００３１】
それゆえ、図９（ｃ）に示すように、圧延後のメッキ層には、圧延ロール７の凹部２０に対応した部分が上方に向かって湾曲して残り、凸部１９に対応した部分が湾曲した部分より下方に打ち抜かれる。
そして、図９（ｄ）に示すように、ダイス層１７を溶解させると、メッキ層の打ち抜かれた部分がダイス層１７と一緒に溶け落ち、メッキ層のうち下側に湾曲した部分だけが残る。
最後に、図９（ｅ）に示すように、湾曲したメッキ層を上下にひっくり返し、下方に向けて湾曲した状態にしてメッシュ本体１０として取り付けてスクリーン印刷用メッシュ９が得られる。
【００３２】
このようにして得られたスクリーン印刷用メッシュ９に対して、例えば特開平０８−５２９５１号公報などに記載される従来のメッシュ１４は、メッシュ本体１０における開口部１１の縁の断面形状が長方形状となっており、印刷対象物１３の表面に押し当てた際にはメッシュ本体１０の表面と印刷対象物１３の表面との間に印刷ペースト１２が回り込みにくくなる。当然、印刷ペースト１２は開口部１１に対応した部分にしか塗布されず、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面に均一に転写することが困難になり、鮮明で輪郭がくっきりとした印刷を行うことができない。
【００３３】
一方、例えば特開平０３−１６２９９５号公報などに記載される電鋳メッシュ１５は、上述のようにメッシュの厚みを一定以下に薄くすることはできず、開口部１１に大量の印刷ペースト１２が保持される。それゆえ、この電鋳メッシュ１５を用いて印刷ペースト１２の転写を行うと、開口部１１に対応した位置に印刷ペースト１２が大量に転写され、印刷ペースト１２の厚みが印刷対象物１３の表面でばらつく。当然、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面に均一な厚みで転写することが困難になり、従来のメッシュ１４同様に鮮明で輪郭がくっきりとした印刷を行うことができない。
【００３４】
これらの従来のメッシュ１４、１５に対して、本発明のスクリーン印刷用メッシュ９では、メッシュ本体１０における開口部１１の縁を反った形状に形成すると共にメッシュ本体１０の厚みを薄くすることにより、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面全体に亘ってムラなく且つ薄く均一に塗布でき、鮮明で輪郭がくっきりとした印刷ができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３５】
上記実施形態では、アルミのダイス層１７の上にニッケルなどのメッキ層が形成された複合メッキ板１８に圧延ロール７を押し付けて凹凸パターンを形成し、凹凸パターンの形成後にダイス層１７を溶解させてスクリーン印刷用メッシュ９を形成する溶解法を例示した。しかし、凹凸パターンの圧延対象物は複合メッキ板１８以外でなくても良い。例えば、ニッケルやチタンなどの硬質金属板や金属膜をダイス層１７に貼り合わしてなる複合板に圧延ロール７を押し付けて凹凸パターンを形成し、凹凸パターンの形成後にダイス層１７を剥離してスクリーン印刷用メッシュ９を形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態に係る圧延ロールの製造工程を示す図である。
【図２】本実施形態に係る圧延ロールの表面の詳細な断面図である。
【図３】本実施形態に係る圧延ロールにより凹凸を転写された圧延材の表面状態を示した写真である。
【図４】本実施形態に係る圧延ロールの別の製造工程を示す図である。
【図５】凹凸パターンが平板の中央側表面のみに形成されたスリーブを示す図である。
【図６】スクリーン印刷用メッシュの開口部を示す写真である。
【図７】（ａ）は図６のＡ−Ａ線断面図である。（ｂ）は（ａ）と同じ部分で切断した従来のメッシュの断面図である。（ｃ）は（ａ）と同じ部分で切断した電鋳メッシュの断面図である。
【図８】（ａ）は本発明のスクリーン印刷用メッシュを用いた印刷ペーストの転写を示す図である。（ｂ）は電鋳メッシュを用いた印刷ペーストの転写を示す図である。
【図９】本発明のスクリーン印刷用メッシュの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 元板
２ 感光樹脂膜
３ マスク
４ スリーブ
５ 硬化スリーブ
６ ロール基体
７ 圧延ロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に規則正しい微細な凹凸パターンを有する圧延ロール及びスクリーン印刷用メッシュに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の如く、鋼板やアルミ板などを元板とするプレス成型品や圧延材の表面塗装性や意匠性を向上させるために、その表面に微細な凹凸形状を形成することがある。
このような圧延材において、表面塗装性の機能のためには、触針式表面粗さ計で測定した算術平均粗さＲａやＰＰＩ（peak per inch）などの二次元パラメータが所定の値を有する表面凹凸が必要とされる。その一方で、意匠的に高い付加価値を備えるには、パターンニングされた規則正しい表面凹凸が必要とされる。
規則正しい表面凹凸は、元板の圧延・プレス成形後にエッチング等により形成されることが多いが、低コスト化を実現するためには、圧延・プレス成形まで又は圧延・プレス成形と同時に表面加工を施すことが望まれている。そのために、表面に微細な凹凸パターンが形成された圧延ロールを採用し、圧延・プレス成形を行いつつその表面に微細な凹凸形状を形成する手法がある。
【０００３】
表面に微細な凹凸パターンが形成された圧延ロールとしては、製鉄所で用いられている放電ダルロール、スクラッチロール、ショットダルロールなどがある。しかしながら、これらの圧延ロールを、意匠性の高い表面加工に用いることは困難である。なぜならば、かかる圧延ロールは、放電加工、ショットブラスト加工により表面加工が行われており、規則正しくパターンニングされた表面凹凸形状を有するものとは言い難い。
これに対して、レーザや電子ビームを用いて製作された圧延ダルロールも存在する。しかしながら、この加工法では、表面凹凸形状のピッチが数百μｍ程度であり、微細な凹凸模様の形成は困難である。
【０００４】
以上述べた技術は、数々の特許文献に既に開示されているところである。
例えば、特許文献１には、ショットブラスト処理及びエッチング処理により微細な凹凸パターンを形成する技術が開示されている。また、特許文献２に開示されているような、レーザダル装置を高精度なパターン形成ができるようにレーザ発振器のヘッドを動かしながら、ロールを溶融してパターンを形成する技術が知られている。
特許文献３には、突起部をロール表面に形成させる方法として、ロールに直接樹脂マスクを塗り露光させてメッキで凸部を形成するのものが開示されている。特許文献４に示されているような、粉末をレーザ溶融させて突起部を形成する方法も知られている。
【特許文献１】特開２０００−３１７８３６号公報
【特許文献２】特開２００５−３４８６５号公報
【特許文献３】特開平５−１５６４９２号公報
【特許文献４】特開２００５−７４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜特許文献４の全てが、表面硬さが硬い圧延ロールに直接微細パターンを形成する方法であり、実機の大型のロールを加工するためには特殊な大型の設備が必要である。加えて、実際のロール作成時には以下のような問題点がある。
すなわち、特許文献１に開示された技術では、圧延ロール表面の硬度が高い場合には、規則的な微細パターンの形成が困難であることは明らかである。
特許文献２に開示された技術では、既存のレーザダル装置を改造することによる大型ロールへの適用も可能であるが、規則的な微細パターンをレーザ加工で形成すると加工時間が長く、加工コストが掛かってしまう。
【０００６】
特許文献３に開示された技術のように、メッキで突起部を形成すると、圧延中に突起部には大きなせん断応力が作用するため剥離が起きてしまう可能性が大であり、圧延ロールの表面加工としては不適切であることが現場の実績として明らかとなっている。
また、特許文献４に開示された技術のように、粉末溶融による突起部の形成を行ったとしても、突起部と母材との接合強度に問題があり、圧延ロールの表面加工としては不適切である。
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、金属板の圧延等に適した、表面に規則正しい微細な凹凸模様を有する圧延ロールを提供することを目的とする。この圧延ロールは、スクリーン印刷用メッシュを製作するのに適している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係る圧延ロールは、エッチング処理により板状の平板の表面に凹凸パターンを形成する工程と、前記凹凸パターンが表面に形成された平板を円筒状のスリーブに形成する工程と、前記スリーブを硬化処理する工程と、硬化処理されたスリーブを円柱状のロール基体の外周に嵌め込む工程と、を経て製造されたことを特徴とする。
この構成により、エッチング処理は平板の状態で行なわれるため、特別な装置を必要としないで容易に平板の表面に微細で規則正しい凹凸パターンを形成できる。その後に曲げ加工により平板からスリーブ状へ形状を加工する。このようなスリーブ状に形成してからスリーブを転写圧延可能な程度まで硬化させて、硬化後に圧延ロールの外表面にそのスリーブを挿入する。このため、エッチング時には平板上であってかつ柔らかく、表面に微細な凹凸パターンを容易に形成できるとともにスリーブに加工しやすく、スリーブ状で硬化処理を行ない、圧延ロールに挿入するので転写圧延に適した硬度の圧延ロールを得ることができる。
【０００８】
なお、本発明に係る圧延ロールは、エッチング処理により板状の平板の表面に凹凸パターンを形成する工程と、前記凹凸パターンが表面に形成された平板を円筒状のスリーブに形成する工程と、スリーブを円柱状のロール基体の外周に嵌め込む工程と、一体となったスリーブ及びロール基体を硬化処理する工程と、を経て製造してもよい。
好ましくは、前記硬化処理されたスリーブの表面のビッカース硬度がＨｖ５００以上であるとよい。
なお好ましくは、前記スリーブは、前記平板の端部同士を接合した際に生じる継ぎ目を有するとよい。
【０００９】
さらに好ましくは、前記凹凸パターンは、前記板状の平板の中央側表面のみに形成されているとよい。
また、本発明に係るスクリーン印刷用メッシュは、印刷ペーストを印刷対象物に対して転写する複数の開口部をメッシュ本体の表面に備えたスクリーン印刷用メッシュであって、前記メッシュ本体は、前記開口部の縁に近づくにつれて前記印刷対象物から遠ざかるように反った断面形状に形成されていることを特徴とするものである。
なお、スクリーン印刷用メッシュは、前記開口部が上述の圧延ロールを用いて打ち抜かれているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る圧延ロールは、金属板の圧延等に適した、表面に規則正しい微細な凹凸パターンを表面に有するものとなっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
図１，図２は、本発明に係る圧延ロールの実施形態を示したものである。
前述したように、加工後にロール状に成型したスリーブを用いると、加工初期は平板であるため、既存の表面微細加工技術が適用可能である。特に、ステンレス板等は、平板であればフォトマスク・エッチングにより簡単に微細表面パターンの作成が可能である。しかしながら、このようなエッチングが簡単な材料は、十分な強度を有さないので圧延ロールの材質としては適するものではない。
【００１２】
この反面、エッチングが可能な薄板は塑性変形も可能であり、筒状のスリーブを作成することは容易である。
そこで、エッチング処理した平板をロール曲げ加工などで筒状にし、溶接によりスリーブを作成する。このスリーブを熱処理し硬度を高くして、圧延ロールの芯材となるロール基体を挿入することにより圧延ロールを作成する。ロール基体は通常のワークロールと略同一の形状をしていることが好ましいが、それに限定はされない。
このようにして作成した圧延ロールは、種々の表面形態毎にスリーブを交換することにより、簡単に圧延材の表面形態の変更が可能である。通常、転写圧延では大きな圧下を必要としないため（圧下率は１０％未満）、スリーブとロール基体とを強固に接合する必要はない。大きな圧下率が必要な場合又は圧延対象が固い場合は、スリーブとロール基体のすべりが発生する可能性があるが、この場合は焼き嵌めなどにより、スリーブとロール基体とを強固に接合させることにより圧延可能となる。
【００１３】
図１に、本発明に係る圧延ロールの製造の工程を示す。
圧延ロールの製造の工程は、エッチング処理により板状の平板の表面に微細な凹凸パターンを形成する工程Ｓ１と、凹凸パターンが表面に形成された平板を円筒状のスリーブに形成する工程Ｓ２と、スリーブを硬化処理する工程Ｓ３と、硬化処理されたスリーブを円柱状のロール基体の外周に嵌め込む工程Ｓ４と、を有している。
詳しくは、元板１は、窒化により強度・耐磨耗性が増加するように成分設計された金属材料であり、ステンレス鋼が適用可能である。
【００１４】
元板１は、エッチングの曲げ加工の容易性から１０ｍｍ以下の板厚が適切である。これは、ワークロール径として３０ｍｍから１０００ｍｍを考えた場合に、板厚が厚くなると、曲げ加工時に表面にエッチングされた凹凸が塑性変形し凹凸パターンが崩れるためである。
次に、平板状の元板１の表面全体に感光樹脂を塗布して感光樹脂膜２を形成する。この感光樹脂膜２は、エッチング処理の際のマスキング材となるものであって、たとえば、紫外光で硬化する材質を含む塗料が用いられ、厚みは約１０〜５０μｍ程度でよい。なお、感光樹脂膜２の形成方法としては、全面に均一な塗装が可能なスプレー法、静電塗装法が適している。
【００１５】
次いで、感光樹脂膜２が塗布された元板１にパターンマスク３を載置して、紫外光を照射する。このマスク３については、実際に元板１に形成されるパターン（例えば、凹部間のピッチ２００μｍ、凹部の溝幅７０μｍ）を大きく形成しておいて、光学レンズを用いて微細な像とし元板１の感光樹脂膜２に露光するようにしても構わない。
このマスク３により、紫外光が遮断された感光樹脂膜の部分には硬化していない感光樹脂膜２が残存し、紫外光が透過した感光樹脂膜の部分には硬化した感光樹脂膜２が形成される。
【００１６】
なお、元板１の表面に形成される微細な凹凸パターンの凹部間のピッチは、上述のように２００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ〜２０μｍとすることが可能であり、また、元板１の表面に形成される凹部の溝幅は、上述のように７０μｍ以下であって、好ましくは４０μｍ〜１０μｍとすることが可能である。
次に、元板１に対してエッチング加工を行い、硬化していない感光樹脂膜２に対応する部分を腐食させて凹部を形成する。エッチング加工は、一般的な電解エッチングや化学エッチング等が利用できる。このエッチング加工により、元板１の表面には深さが１０〜４０μｍ程度の凹部が腐食形成される。
【００１７】
このようにしてエッチング加工による凹部の形成を終えたならば、残された元板１の表面に残された感光樹脂膜２をブラシ洗浄あるいは溶剤処理等の通常の方法に従って除去すれば、元板１の表面には無数の微細な規則正しい凹凸パターンが形成される。
エッチング処理された平板を曲げ加工により、たとえば５０ｍｍの直径の薄肉円筒（パイプ）形状のスリーブ４を形成する。このとき、元板１の表面に形成された凹凸形状がスリーブの外面となるように元板１を巻回し、且つ元板１の端同士が突き合わさる「継ぎ目８」を溶接にて接合した後に、溶接部を研磨して滑らかに仕上げる。すなわち、薄い平板である元板１を薄肉円筒のスリーブ４に成型するために、円筒状の表面又は／及び裏面に平板を接合した継ぎ目８が存在することになる。なお、金属製品の用途にもよるが、転写圧延された金属製品は、この継ぎ目８の存在自体を原因とする瑕疵があったとしても、問題とならない。例えば、凹凸パターンを形成した後に元板１を所定のサイズに切断して切り分けて使用する場合には、継ぎ目８を切断の目印として利用して容易に切断することもできる。
【００１８】
すなわち、圧延ロール７で圧延する場合、圧延ロール７を１周分回転させると１ユニットの製品が転写される場合が多い。このような場合は、圧延ロール７の１周分ごとに形成される継ぎ目８で製品のユニットを区別することができ、マーキングやトラッキングをすることなく容易に切断することができる。
図５に示されるように、凹凸パターンを板状の平板の中央側表面のみに形成して、凹凸パターンの周囲に凹凸パターンが形成されていない部分を形成することもできる。このようにすれば、上述のように元板１を切り分けて使用する際に、凹凸形状の周囲を製品取り付け部として利用することができて便利である。
【００１９】
すなわち、上述のように凹凸パターンと非凹凸パターンとを備えた製品では、他の部品に取り付けるために接着や溶接用の部分が必要となる。ところが、打ち抜きで形成された凹凸パターンは強度が低く、他の部品に対する取り付けには適していない。そこで、凹凸パターンの周囲に無加工の非凹凸パターンを設け、この非凹凸パターンを用いて他の部品に取り付けることにより、強度低下を招くことなく他の部品への取り付けが可能となる。
次に、そもそもエッチング加工及び曲げ加工に適した材料（スリーブ４）は柔らかいため、このままの状態では圧延ロールとして使用することが不可能である。そのため、表層から３０〜５００μｍ程度の深さまでスリーブ４を硬質化する必要がある。ただし、通常の焼き入れや浸炭等では、スリーブ４を高温化させるため熱ひずみが生じやすく、このような熱処理は適用できない。
【００２０】
これに対して、たとえば、ＮＨ3ガス中で約５００℃に加熱して材料の表面に窒素を浸透させ窒化鉄の硬化層を生成させる窒化熱処理は、その処理温度が低く体積変化も生じない。ゆえに、本発明のようなスリーブ４に対する硬化処理には窒化熱処理が好適である。この窒化熱処理により、スリーブ４の表面の硬度をビッカース硬さＨｖ５００以上とすることが好ましい。特に好ましくは、Ｈｖ５５０〜Ｈｖ１２００の範囲とするとよい。
窒化熱処理を経て表面が硬化した硬化スリーブ５をロール基体６に挿入して、圧延ロール７を完成させる。ここで作成した硬化スリーブ５は、焼き嵌めによりロール基体６に嵌め込んで、圧延ロール７を製作する。しかしながら、硬化スリーブ５の交換容易性を考慮すれば、必ずしも焼き嵌めにより圧延ロール７にする必要はない。
【００２１】
なお、図４に示すように、スリーブ５をロール基体６に嵌め込んで一体とした後に窒化熱処理を行うことで、圧延ロール７を成型しても何ら問題はない。
このようにして製造された圧延ロール７は、硬度Ｈｖ５００以上、表面に微細且つ規則正しい凹凸パターン、円筒状の表面又は裏面に平板を接合した継ぎ目を備えた転写用及び／又は圧延用のロールとなる。
以上述べた製造工程を経て製作された圧延ロール７、及びこの圧延ロール７を用いて圧延を行った例を以下に述べる。
【００２２】
ＳＵＳ３０４の板厚１ｍｍの元板１に、エッチングにより図２のような断面を有する凹凸を網目状に形成した。この元板１を曲げ加工によりスリーブ４に加工して、ガス窒化処理により硬質化を行なった。硬化処理後のスリーブ５を径５０ｍｍのロール基体６に挿入し圧延ロール７とし、当該圧延ロール７を一対、及び径２５０ｍｍのバックアップロールを一対備えた４段圧延機により転写圧延を行なった。なお、圧延材としては純アルミを用いた。
図３は、圧延後の圧延材表面のレーザ顕微鏡写真である。この写真から明らかなように、本実施例の圧延ロール７を用いることで、圧延材（転写材）に対して微細かつ規則的な表面凹凸を確実に形成できる。
【００２３】
本発明の圧延ロール７を用いて転写圧延により生産された、微細かつ規則的な表面凹凸形状を有する圧延板は、例えば熱交換効率を向上させることができる点で、熱交換器の熱媒体流通部位に用いられると好適である。
以上のようにして、圧延ロール７を構成する元板１は、エッチング時には平らであってかつ柔らかく、表面に微細な凹凸パターンを容易に形成できる。エッチング後であっても柔らかく、スリーブ４に加工しやすい。スリーブ状に加工した後に硬化処理を行ない、ロール基体６に挿入する。このため、転写圧延に適した硬度の圧延ロール７であって、表面に微細かつ規則的な表面凹凸形状を有する圧延ロール７を得ることができる。
【００２４】
次に、上述の圧延ロール７を用いて形成されるスクリーン印刷用メッシュ９及びその作り方について説明する。
図６に示すように、スクリーン印刷用メッシュ９は、メッシュ本体１０と、このメッシュ本体１０に形成された複数の開口部１１とを有している。これらの開口部１１は、メッシュ本体１０を貫通するように形成されており、印刷対象物１３に対向する側の反対側から供給された印刷ペースト１２を印刷対象物１３に供給できるようになっている。複数の開口部１１は、メッシュ本体１０の表面に互いに縦横に等間隔をあけて規則正しく碁盤の目のように並んでおり、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面にムラなく均一に供給することが可能となっている。
【００２５】
図７（ａ）に示すように、本発明のスクリーン印刷用メッシュ９においては、メッシュ本体１０が開口部１１の縁に近づくにつれて印刷対象物１３から遠ざかるように反った断面形状に形成されている。このようにメッシュ本体１０における開口部１１の縁を反った形状に形成するのは次のような理由によるものである。
すなわち、図７（ｂ）に示すように、メッシュ本体１０における開口部１１の縁の断面形状が長方形状となっている従来のメッシュ１４では、印刷対象物１３の表面に押し当てるとメッシュ本体１０の表面が印刷対象物１３の表面とすき間なく面で接し、メッシュ本体１０の表面と印刷対象物１３の表面との間に印刷ペースト１２が回り込みにくくなる。それゆえ、印刷ペースト１２は開口部１１に対応した部分にしか塗布されず、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面に均一に転写することが困難になる。
【００２６】
一方、図７（ｃ）に示すように、電鋳ニッケルメッキを用いて形成された従来の電鋳メッシュ１５やＳＵＳ金網では、メッシュ本体１０における開口部１１の縁の角が丸まった断面形状になっており、印刷対象物１３の表面に押し当てても両者の間には隙間１６が生じる。それゆえ、印刷ペースト１２がメッシュ本体１０の表面と印刷対象物１３の表面との間に回り込みやすく、インキのペーストが印刷対象物１３の表面に広がって印刷ペースト１２が均一に転写される。つまり、印刷ペースト１２を均一に転写するには、印刷対象物１３の表面と接するメッシュ本体１０の表面が印刷対象物１３側に対して湾曲状に形成されていると良いことになる。
【００２７】
ところが、電鋳メッシュ１５は、ニッケルを太らせて楕円形状の断面形状を形成している関係上、メッシュの厚みを一定以下に薄くすることができず、メッシュの厚みとして最小の厚みは約２０μｍ程度である。また、ＳＵＳ金網は、金網の編み込みを行うために、ある程度の線径がＳＵＳ線に必要となるため、メッシュの最小厚みは約１０μｍ程度である。つまり、電鋳メッシュ１５やＳＵＳ金網では、メッシュの厚みを１０μｍ以下に形成することは困難である。
それゆえ、図８（ａ）に示すように、電鋳メッシュ１５では、開口部１１に形成される印刷ペースト１２を保持するためのスペースがメッシュの厚み方向に長くなり、開口部１１には大量の印刷ペースト１２が保持されることになる。その結果、この従来のメッシュを用いて印刷ペースト１２の転写を行うと、開口部１１に対応した位置に印刷ペースト１２が大量に転写され、印刷ペースト１２の厚みが印刷対象物１３の表面でばらつき、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面に均一な厚みで転写することが困難になる。
【００２８】
そこで、図７（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、本発明のスクリーン印刷用メッシュ９では、メッシュ本体１０における開口部１１の縁を反った形状（本実施形態では曲率半径が２０μｍ程度）に形成すると共にメッシュの厚みを電鋳メッシュ１５より薄く（本実施形態では５μｍ程度に）形成して、メッシュ本体１０の表面と印刷対象物１３の表面との間に隙間１６を形成している。
このようにすれば、印刷ペースト１２がこの隙間１６に回り込んで印刷対象物１３の表面に広がり、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面に均一に（ムラなく）転写できるようになる。また、開口部１１に形成される印刷ペースト１２を保持するためのスペースがメッシュの厚み方向に短くなり、メッシュに保持される印刷ペースト１２の量（透過体積）が少なくなる。その結果、印刷対象物１３の表面における印刷ペースト１２の厚みのばらつきが抑制され、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面に薄く均一に転写することが可能になる。
【００２９】
このように本発明のスクリーン印刷用メッシュ９では、メッシュ本体１０における開口部１１の縁を反った形状に形成すると共にメッシュ本体１０の厚みを薄くすることにより、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面全体に亘ってムラなく且つ薄く均一に塗布でき、鮮明で輪郭がくっきりとした印刷ができる。
上述のようなスクリーン印刷用メッシュ９は、以下のようにして作ることができる。
図９（ａ）に示すように、まずアルミニウムのような弾性材料でなるダイス層１７と、ニッケルやチタンのような硬質材料でなるメッキ層とを積層状に有する複合メッキ板１８を用意する。そして、例えば図２のような凹凸パターンが形成された圧延ロール７と、この圧延ロール７の下方に設けられたワークロールとの間にこの複合メッキ板１８を通板し、メッキ層の表面を圧延ロール７で押圧する。
【００３０】
このようにしてメッキ層の表面を圧延ロール７で押圧すると、図９（ｂ）に示すように、凸部１９の突端面１９ａが複合メッキ板１８のダイス層１７に達する深さまで入り込み、複合メッキ板１８の表面における凸部１９に対応した部分がダイス層１７に達する深さまで圧下される。
一方、圧延ロール７の押圧に際しては、圧延ロール７の凹部２０の底面２０ａがメッキ層の表面から上方に離れたままとなるように、圧延ロール７の位置や圧力を調整する。そうすると、複合メッキ板１８の表面における圧延ロール７の凹部２０に対応した部分が変形せずに残る。このとき、凹部２０に対応した部分は、凸部１９に対応した部分の圧下に伴って、凸部１９に近い側の縁が圧下方向（下方）に向かってだれるように変形して縁が反った形状（湾曲した形状）に形成される。
【００３１】
それゆえ、図９（ｃ）に示すように、圧延後のメッキ層には、圧延ロール７の凹部２０に対応した部分が上方に向かって湾曲して残り、凸部１９に対応した部分が湾曲した部分より下方に打ち抜かれる。
そして、図９（ｄ）に示すように、ダイス層１７を溶解させると、メッキ層の打ち抜かれた部分がダイス層１７と一緒に溶け落ち、メッキ層のうち下側に湾曲した部分だけが残る。
最後に、図９（ｅ）に示すように、湾曲したメッキ層を上下にひっくり返し、下方に向けて湾曲した状態にしてメッシュ本体１０として取り付けてスクリーン印刷用メッシュ９が得られる。
【００３２】
このようにして得られたスクリーン印刷用メッシュ９に対して、例えば特開平０８−５２９５１号公報などに記載される従来のメッシュ１４は、メッシュ本体１０における開口部１１の縁の断面形状が長方形状となっており、印刷対象物１３の表面に押し当てた際にはメッシュ本体１０の表面と印刷対象物１３の表面との間に印刷ペースト１２が回り込みにくくなる。当然、印刷ペースト１２は開口部１１に対応した部分にしか塗布されず、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面に均一に転写することが困難になり、鮮明で輪郭がくっきりとした印刷を行うことができない。
【００３３】
一方、例えば特開平０３−１６２９９５号公報などに記載される電鋳メッシュ１５は、上述のようにメッシュの厚みを一定以下に薄くすることはできず、開口部１１に大量の印刷ペースト１２が保持される。それゆえ、この電鋳メッシュ１５を用いて印刷ペースト１２の転写を行うと、開口部１１に対応した位置に印刷ペースト１２が大量に転写され、印刷ペースト１２の厚みが印刷対象物１３の表面でばらつく。当然、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面に均一な厚みで転写することが困難になり、従来のメッシュ１４同様に鮮明で輪郭がくっきりとした印刷を行うことができない。
【００３４】
これらの従来のメッシュ１４、１５に対して、本発明のスクリーン印刷用メッシュ９では、メッシュ本体１０における開口部１１の縁を反った形状に形成すると共にメッシュ本体１０の厚みを薄くすることにより、印刷ペースト１２を印刷対象物１３の表面全体に亘ってムラなく且つ薄く均一に塗布でき、鮮明で輪郭がくっきりとした印刷ができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３５】
上記実施形態では、アルミのダイス層１７の上にニッケルなどのメッキ層が形成された複合メッキ板１８に圧延ロール７を押し付けて凹凸パターンを形成し、凹凸パターンの形成後にダイス層１７を溶解させてスクリーン印刷用メッシュ９を形成する溶解法を例示した。しかし、凹凸パターンの圧延対象物は複合メッキ板１８以外でなくても良い。例えば、ニッケルやチタンなどの硬質金属板や金属膜をダイス層１７に貼り合わしてなる複合板に圧延ロール７を押し付けて凹凸パターンを形成し、凹凸パターンの形成後にダイス層１７を剥離してスクリーン印刷用メッシュ９を形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態に係る圧延ロールの製造工程を示す図である。
【図２】本実施形態に係る圧延ロールの表面の詳細な断面図である。
【図３】本実施形態に係る圧延ロールにより凹凸を転写された圧延材の表面状態を示した写真である。
【図４】本実施形態に係る圧延ロールの別の製造工程を示す図である。
【図５】凹凸パターンが平板の中央側表面のみに形成されたスリーブを示す図である。
【図６】スクリーン印刷用メッシュの開口部を示す写真である。
【図７】（ａ）は図６のＡ−Ａ線断面図である。（ｂ）は（ａ）と同じ部分で切断した従来のメッシュの断面図である。（ｃ）は（ａ）と同じ部分で切断した電鋳メッシュの断面図である。
【図８】（ａ）は本発明のスクリーン印刷用メッシュを用いた印刷ペーストの転写を示す図である。（ｂ）は電鋳メッシュを用いた印刷ペーストの転写を示す図である。
【図９】本発明のスクリーン印刷用メッシュの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 元板
２ 感光樹脂膜
３ マスク
４ スリーブ
５ 硬化スリーブ
６ ロール基体
７ 圧延ロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング処理により板状の平板の表面に凹凸パターンを形成する工程と、
前記凹凸パターンが表面に形成された平板を円筒状のスリーブに形成する工程と、
前記スリーブを硬化処理する工程と、
硬化処理されたスリーブを円柱状のロール基体の外周に嵌め込む工程と、
を経て製造されたことを特徴とする圧延ロール。
【請求項２】
エッチング処理により板状の平板の表面に凹凸パターンを形成する工程と、
前記凹凸パターンが表面に形成された平板を円筒状のスリーブに形成する工程と、
スリーブを円柱状のロール基体の外周に嵌め込む工程と、
一体となったスリーブ及びロール基体を硬化処理する工程と、
を経て製造されたことを特徴とする圧延ロール。
【請求項３】
前記硬化処理されたスリーブの表面のビッカース硬度がＨｖ５００以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧延ロール。
【請求項４】
前記スリーブは、前記平板の端部同士を接合した際に生じる継ぎ目を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧延ロール。
【請求項５】
前記凹凸パターンは、前記板状の平板の中央側表面のみに形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧延ロール。
【請求項６】
印刷ペーストを印刷対象物に対して転写する複数の開口部をメッシュ本体の表面に備えると共に、前記開口部が請求項１〜５のいずれかに記載された圧延ロールを用いて打ち抜かれたスクリーン印刷用メッシュであって、
前記メッシュ本体は、前記開口部の縁に近づくにつれて前記印刷対象物から遠ざかるように反った断面形状に形成されていることを特徴とするスクリーン印刷用メッシュ。
【請求項７】
印刷ペーストを印刷対象物に対して転写する複数の開口部をメッシュ本体の表面に備えたスクリーン印刷用メッシュであって、
前記メッシュ本体は、前記開口部の縁に近づくにつれて前記印刷対象物から遠ざかるように反った断面形状に形成されていることを特徴とするスクリーン印刷用メッシュ。
【請求項１】
エッチング処理により板状の平板の表面に凹凸パターンを形成する工程と、
前記凹凸パターンが表面に形成された平板を円筒状のスリーブに形成する工程と、
前記スリーブを硬化処理する工程と、
硬化処理されたスリーブを円柱状のロール基体の外周に嵌め込む工程と、
を経て製造されたことを特徴とする圧延ロール。
【請求項２】
エッチング処理により板状の平板の表面に凹凸パターンを形成する工程と、
前記凹凸パターンが表面に形成された平板を円筒状のスリーブに形成する工程と、
スリーブを円柱状のロール基体の外周に嵌め込む工程と、
一体となったスリーブ及びロール基体を硬化処理する工程と、
を経て製造されたことを特徴とする圧延ロール。
【請求項３】
前記硬化処理されたスリーブの表面のビッカース硬度がＨｖ５００以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧延ロール。
【請求項４】
前記スリーブは、前記平板の端部同士を接合した際に生じる継ぎ目を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧延ロール。
【請求項５】
前記凹凸パターンは、前記板状の平板の中央側表面のみに形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧延ロール。
【請求項６】
印刷ペーストを印刷対象物に対して転写する複数の開口部をメッシュ本体の表面に備えると共に、前記開口部が請求項１〜５のいずれかに記載された圧延ロールを用いて打ち抜かれたスクリーン印刷用メッシュであって、
前記メッシュ本体は、前記開口部の縁に近づくにつれて前記印刷対象物から遠ざかるように反った断面形状に形成されていることを特徴とするスクリーン印刷用メッシュ。
【請求項７】
印刷ペーストを印刷対象物に対して転写する複数の開口部をメッシュ本体の表面に備えたスクリーン印刷用メッシュであって、
前記メッシュ本体は、前記開口部の縁に近づくにつれて前記印刷対象物から遠ざかるように反った断面形状に形成されていることを特徴とするスクリーン印刷用メッシュ。
【図５】
【図８】
【図９】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−９４６８７（Ｐ２０１０−９４６８７Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６５２３４（Ｐ２００８−２６５２３４）
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]