(57)【要約】  本発明は、従来技術に対し、より改善された回転体およびその製造方法を提供することを目的としている。  少なくとも外周面がセラミックスで構成された略円柱形状の胴部を有する溶融金属めっき浴用回転体であって、胴部の外周面には回転軸心に交差する溝が形成されており、その溝の底表面には、当該溝の長手方向に沿う複数列の微小溝が形成されていることを特徴とする溶融金属めっき浴用回転体である。前記長手方向に沿う微小溝に代えて、短手方向に沿い複数列の微小溝が形成されていてもよい。
2012128095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも外周面がセラミックスで構成された外観が略円柱形状の胴部を有する溶融金属めっき浴用回転体であって、前記胴部の外周面には回転軸心に交差する方向に形成された溝が形成されており、前記溝の底表面には、当該溝の長手方向に沿い複数列の微小溝が形成されていることを特徴とする溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項２】
前記微小溝の開口幅は、５０〜５００μｍである請求項１に記載の溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項３】
前記溝の長手方向に沿う微小溝に代えて、前記溝の短手方向に沿い複数列の微小溝が形成されている請求項１に記載の溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項４】
前記微小溝の深さは、３０〜２００μｍである請求項３に記載の溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項５】
前記溝は、当該溝の短手方向に沿う断面視において、その開口方向に向け開く傾斜した側壁を有する請求項１乃至４のいずれかに記載の溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項６】
前記側壁は、段部を有する請求項５に記載の溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項７】
前記溝の表面にはガラス相が形成されている請求項１乃至６のいずれかに記載の溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項８】
前記複数列の微小溝相互間の凸部の頂部表面は、略平坦面または略半球面である請求項１乃至７のいずれかに記載の溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項９】
前記溝の短手方向に沿う断面視において、前記溝の角部にはＲ面が形成されている請求項１乃至８のいずれかに記載の溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項１０】
短手方向に沿う断面視における前記溝の形状は、略矩形状、略三角形状、略Ｕ字形状または略台形状のいずれかであり、前記溝は、回転軸心に沿う方向に複数形成されており、前記複数の溝のうち隣接する溝の間には平坦部が形成され、短手方向における平坦部の幅が３ｍｍ以上である請求項１乃至９のいずれかに記載の溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項１１】
前記溝は、回転軸心に沿う方向に複数形成されており、前記複数の溝のうち隣接する溝の間には平坦部が形成され、前記平坦部に形成された、前記溝よりも浅い中間溝を有する請求項１乃至９のいずれかに記載の溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項１２】
前記溝は、回転軸心に沿う方向に複数形成されており、前記複数の溝のうち隣接する溝の間には平坦部が形成され、前記平坦部に形成された、回転軸心と交差する角度が前記溝とは相違する、円周上に複数形成された中間溝を有する請求項１乃至９のいずれかに記載の溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項１３】
前記中間溝は、前記溝とは連結しない状態で設けられている請求項１１または１２のいずれかに記載の溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項１４】
前記セラミックスが窒化珪素質セラミックスである請求項１乃至１３のいずれかに記載の溶融金属めっき浴用回転体。
【請求項１５】
少なくとも外周面がセラミックスで構成された外観が略円柱形状の胴部と、回転軸心に交差するように胴部に形成された溝を有する溶融金属めっき浴用回転体の製造方法であって、胴部を回転させるとともに第１の走査線に沿いレーザを胴部の外周面に照射して第１の溝を形成する第１の溝形成工程と、前記第１の溝形成工程の後、胴部を回転させるとともに第２の走査線に沿い第１の溝の底表面にレーザを照射して第１の溝より深い第２の溝を形成する第２の溝形成工程とを有し、第１の走査線と第２の走査線の配置が異なることを特徴とする溶融金属めっき浴用回転体の製造方法。
【請求項１６】
第１の走査線および第２の走査線は、いずれも回転軸心に沿う方向に設定されている請求項１５に記載の溶融金属めっき浴用回転体の製造方法。
【請求項１７】
第１の溝形成工程と第２の溝形成工程における胴部の周速が異なる請求項１６に記載の溶融金属めっき浴用回転体の製造方法。
【請求項１８】
第１の走査線および第２の走査線は、いずれも回転軸心に交差する方向に設定されている請求項１５に記載の溶融金属めっき浴用回転体の製造方法。
【請求項１９】
短手方向において溝の端部では、レーザの単位面積当たりのエネルギー密度を下げ、当該端部にＲ面を形成する請求項１５乃至１８のいずれかに記載の溶融金属めっき浴用回転体の製造方法。
【請求項２０】
前記第２の溝形成工程の後に、少なくとも溝にショットブラストを施すショットブラスト工程を有する請求項１５乃至１９のいずれかに記載の溶融金属めっき浴用回転体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも外周面がセラミックスで構成された外観が略円柱形状の胴部を有する溶融金属めっき浴用回転体およびその製造方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野に係わる溶融金属めっき浴用回転体として、亜鉛やアルミニウムなどの金属めっき層を鋼板の表面に形成し金属めっき鋼板を形成する金属めっき鋼板製造ラインにおいて、溶融金属めっき装置のめっき浴中に浸漬され使用される溶融金属めっき浴用ロールがあり、当該溶融金属めっき浴用ロールに係わる従来技術が下記特許文献１に開示されている。【０００３】
上記特許文献１には、溶融金属めっき浴用ロールとして、金属あるいは無機物製ロール本体の外周面に螺旋状若しくは複数本のリング状の溝を設けた液中用高グリップロールであって、前記溝の形状が所定の数式を満たすことを特徴とする液中用高グリップロール、が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−５５７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に液中用高グリップロールとして開示された溶融金属めっき浴用回転体である溶融金属めっき浴用ロールは、当該ロールの表面に鋼板を密着させてスリップすることなく鋼板を搬送でき、スリップに起因する模様を発生させることなく金属めっき層を形成できる点および金属あるいは無機物で構成されており長寿命である点で優れている。しかしながら、溶融金属めっき鋼板の品質の向上および低コスト化の観点から溶融金属めっき浴用回転体の更なる改善が、要請されている。【０００６】
本発明は、かかる要請に対し本願発明者らが鋭意検討してなされた発明であり、従来技術に対し、より改善された回転体およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、少なくとも外周面がセラミックスで構成された略円柱形状の胴部を有する溶融金属めっき浴用回転体であって、胴部の外周面には回転軸心に交差する溝が形成されており、その溝の底表面には、当該溝の長手方向に沿う複数列の微小溝が形成されていることを特徴とする溶融金属めっき浴用回転体である。この場合には、微小溝の開口幅は、５０〜５００μｍであることが好ましい。
上記課題を解決する本発明の本発明の第２の態様は、上記溶融金属めっき浴用回転体において、前記長手方向に沿う微小溝に代えて、短手方向に沿い複数列の微小溝が形成されている溶融金属めっき浴用回転体である。この場合には、微小溝の深さは、３０〜２００μｍであることが好ましい。
なお、上記溝は、短手方向に沿う断面視において、その開口方向に向け開く傾斜した側壁を有することが望ましく、その側壁は、段部を有していてもよい。
さらに、上記溝の表面にはガラス相が形成されていることが望ましく、さらに上記複数列の微小溝相互間の凸部の頂部表面は、略平坦面または略半球面であることが望ましい。
さらに、短手方向に沿う断面視において、溝の角部にはＲ面が形成されていることが望ましい。
さらに加えて、回転軸心に沿う断面視における上記溝の形状は、略矩形状、略三角形状、略Ｕ字形状または略台形状のいずれかであり、その溝は、回転軸心に沿う方向に複数形成されており、複数の溝のうち隣接する溝の間には平坦部が形成され、平坦部の軸に平行な方向における幅が３ｍｍ以上であることが望ましい。
さらに加えて、上記溝は、回転軸心に沿う方向に複数形成されており、前記複数の溝のうち隣接する溝の間には平坦部が形成され、その平坦部に形成された上記溝よりも浅い中間溝を有するか、または、回転軸心と交差する角度が上記溝とは相違する、円周上に複数形成された中間溝を有することが望ましく、その中間溝は、上記溝とは連結しない状態で設けられていることが好適である。
加えて、上記溶融金属めっき浴用回転体の胴部を構成するセラミックスは、窒化珪素質セラミックスであれば好適である。
本発明の第２の態様は、上記態様の溶融金属めっき浴用回転体を好適に製造する方法であり、少なくとも外周面がセラミックスで構成された外観が略円柱形状の胴部と、回転軸心に交差するように胴部に形成された溝を有する回転体の製造方法であって、胴部を回転させるとともに第１の走査線に沿いレーザを胴部の外周面に照射して第１の溝を形成する第１の溝形成工程と、前記第１の溝形成工程の後、胴部を回転させるとともに第２の走査線に沿い第１の溝の底表面にレーザを照射して第１の溝より深い第２の溝を形成する第２の溝形成工程とを有し、第１の走査線と第２の走査線の配置が異なることを特徴とする溶融金属めっき浴用回転体の製造方法である。
上記製造方法において、第１の走査線および第２の走査線は、いずれも回転軸心に沿う方向に設定されていてもよく、その場合には、第１の溝形成工程と第２の溝形成工程における胴部の周速が異なるように設定することが好ましい。
また、上記製造方法にいて、第１の走査線および第２の走査線は、いずれも回転軸心に交差する方向に設定されていてもよい。
さらに、短手方向において溝の端部では、レーザの単位面積当たりのエネルギー密度を下げ、当該端部にＲ面を形成することが好ましい。
なお、レーザ加工工程の後に、少なくとも溝にショットブラストを施すショットブラスト工程を有することが、望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、その課題を解決することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】めっき鋼板製造ラインの概略構成図である。
【図２】図１の溶融金属めっき浴装置の構成を示す図である。
【図３】図２の溶融金属めっき浴用回転体の第１の態様を示す正面図である。
【図４（ａ）】図３の溶融金属めっき浴用回転体の溝の部分拡大正面図である。
【図４（ｂ）】図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４（ｃ）】図４（ｂ）のＦ部拡大図である。
【図５】図２の溶融金属めっき浴用回転体の第２の態様を示す正面図である。
【図６（ａ）】図５の溶融金属めっき浴用回転体の溝の部分拡大正面図である。
【図６（ｂ）】図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図６（ｃ）】図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】図３の溶融金属めっき浴用回転体の製造装置の概略構成図である。
【図８（ａ）】図７の製造装置による溶融金属めっき浴用回転体の第１の溝の形成工程を説明する断面図である。
【図８（ｂ）】図７の製造装置による溶融金属めっき浴用回転体の第２の溝の形成工程を説明する断面図である。
【図８（ｃ）】図８（ｂ）の第２の溝の形成工程後にショットブラストを施した後の溝の状態を示す断面図である。
【図９（ａ）】図２の溶融金属めっき浴用回転体の第３の態様の胴部正面図である。
【図９（ｂ）】図９（ａ）のＫ−Ｋ断面図である。
【図９（ｃ）】図９（ａ）の溶融金属めっき浴用回転体の操業時の状態を示す概念図である。
【図９（ｄ）】図９（ａ）の溶融金属めっき浴用回転体の第１の変形態様の胴部正面図である。
【図９（ｅ）】図９（ａ）の溶融金属めっき浴用回転体の第２の変形態様の胴部正面図である。
【図１０】図２の溶融金属めっき浴用回転体の第４の態様の胴部正面図である。
【図１１】縞状マークの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について、その実施態様である溶融金属めっき浴用ロールの第１実施態様〜第４実施態様に基づき、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、溶融金属めっき浴用回転体として溶融金属めっき浴用ロールを例に説明するが、本発明は、溶融金属めっき浴中で使用されるロール・ローラその他の回転体に適用することが可能である。さらに、以下説明する本発明の各要素は、単独にまたは適宜組み合わせて利用することができ、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変形して利用することができる。
【００１１】
［めっき鋼板製造ライン、溶融金属めっき装置］
まず、本発明の第１実施形態および第２実施形態の溶融金属めっき浴用ロールであるシンクロール１または２が、溶融金属めっき浴に浸漬されて使用される溶融金属めっき装置、およびその溶融金属めっき装置が組み込まれるめっき鋼板製造ラインについて、図１および２を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１に示すように、亜鉛めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板または亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板その他の金属めっき鋼板を製造するめっき鋼板製造ラインは、ペイオフリールに装着された熱延酸洗コイルまたは冷延コイルから引き出された鋼板Ｐを前処理し、材質調整するために焼鈍処理を行い、次いで溶融金属めっき装置８０の溶融金属めっき浴に鋼板を浸漬してその表面に亜鉛やアルミニウム又はそれらの合金からなる溶融金属を付着させた鋼板Ｐ１とし、その後鋼板Ｐ１を冷却して付着した溶融金属を冷却・凝固し、スキンパス圧延機を通し、鋼板Ｐ１をテンションリールに巻き取り、出荷するように構成されている。
【００１３】
図２は、図１において溶融金属めっきを行う溶融金属めっき装置８０の概略構成を示す、正面から見た断面図である。溶融金属めっき装置８０は、溶融金属めっき浴（以下単に「めっき浴」と言う場合がある。）８１を入れた浴槽８２と、めっき浴８１の表層部分に浸漬されて、めっき浴８１の内に導入される鋼板の酸化を防止するためのスナウト８３と、めっき浴８１の中に配置されたシンクロール１と、めっき浴８１の内でシンクロール１または２の上方に位置する一対のサポートロール９・９と、めっき浴８１の表面より僅か上方に位置するガスワイピングノズル８６とを有する。シンクロール１自体には外部駆動力が付与されず、通板する鋼板との接触により駆動される。またサポートロール９・９は、通例、一方のサポートロール９が外部のモーター（図示せず）に連結された駆動ロールであり、他方のサポートロール９が非駆動ロールである。なお、サポートロール９には外部駆動力が付与されない無駆動タイプもある。溶融金属めっき浴用ロールであるシンクロール１及び一対のサポートロール９・９は、フレーム８４・８５に取り付けられた軸受８７・８８により回転自在に各々支持されており、常に一体としてめっき浴８１の内に浸漬される。
【００１４】
鋼板Ｐは、スナウト８３を経てめっき浴８１の内に斜方から進入し、シンクロール１を経由して上方に進行方向を変えられる。めっき浴８１の中を上昇する鋼板Ｐは一対のサポートロール９・９に挟まれ、パスラインが保たれるとともに、反りや振動が防止される。ガスワイピングノズル８６は、めっき浴８１から出てきた鋼板Ｐ１に高速ガスを吹き付ける。高速ガスのガス圧及び吹き付け角度により、鋼板Ｐ１に付着した溶融金属めっきの厚さを均一に調整する。このようにして、溶融金属めっきが施された鋼板Ｐ１が得られる。
【００１５】
［第１実施形態］
図２のめっき装置８０に組み込まれる、本発明の第１実施形態であるシンクロール（以下単に「ロール」と言う場合がある。）１の構成について、その正面図である図３および図３の溝の部分拡大図である図４を参照して説明する。なお、以下説明する第２態様のシンクロール２についても同様であるが、基本的に、シンクロールを例として説明する構成はサポートロールその他の溶融金属めっき浴用回転体に適用することができる。
【００１６】
図３に正面図を示すロール１は、図２に示す鋼板Ｐが接触するセラミックスからなる外周面を有する外観が略円柱形状の胴部１ａと、胴部１ａの回転軸心Ｄと同軸に胴部１ａの両端から水平方向に伸びる外観が略円柱形状の軸部１ｂを有している。なお、本態様のロール１は、いずれもセラミックスで構成された中実の胴部１ａと軸部１ｂとが継ぎ目なく一体的に構成されているが、胴部１ａの両端に、胴部１ａとは別体であるセラミックス製または金属製の軸部１ｂを固定してロール１を構成してもよい。その場合には、耐熱衝撃性および製造容易性の観点から、胴部１ａ・軸部１ｂは、中空部を有する略円筒形状をなすよう構成することが望ましい。また、胴部１ａは、略円柱形状の金属製基体の外周面に、例えば溶射などにより直接的にセラミックス層を形成し、またはセラミックス製のスリーブを嵌入し、構成することができる。すなわち、回転体であるロール１は、溶融金属めっき浴（以下めっき浴と言う場合がある。）および鋼板と直接接触する、少なくともその胴部１ａの外周面が、セラミックスで構成されていればよい。
【００１７】
胴部１ａの外周面には、当該外周面と接触する鋼板との間に介在するめっき浴を排出し、胴部１ａへの鋼板の密着性を向上するための溝１ｃ・１ｄが形成されている。なお、この溝１ｃ・１ｄは、めっき浴中に含まれるスラッジを同時に排出し、スラッジに起因する金属めっき層の不良を抑制する役割も果たしている。
【００１８】
ここで、一対の溝１ｃ・１ｄは、いずれもロール１の回転軸心Ｄに交差する方向に、以下のとおり好ましい形態で形成されている。すなわち、回転軸心Ｄに沿う方向（以下、軸心方向と言う。）において胴部１ａの中心線Ｅから左方に配置された一方の溝１ｃは、左方の軸部１ｂの端面から軸心方向に胴部１ａを眺めた場合に右周回する螺旋状に形成されており、中心線Ｅから右方に配置された他方の溝１ｄは、中心線Ｅを介し一方の溝１ｃと軸対称となるよう、右方の軸部１ｂの端面から軸心方向に胴部１ａを眺めた場合に左周回する螺旋状に形成されている。この好ましい形態の溝１ｃ・１ｄのように、軸心方向における胴部１ａの中心線Ｅに対し溝１ｃ・１ｄを左右対称に配置することにより、めっき浴およびドロスなどのスラッジ（異物）を胴部１ａの外に効果的に排出できるばかりか、軸心方向における鋼板の胴部１ａとの接触位置を中央部に維持することができ、金属めっき鋼板表面の模様や疵などの要因となる鋼板の軸心方向のスリップを抑制することができる。
【００１９】
図３の溝１ｃ・１ｄの拡大平面図である図４（ａ）および図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である図４（ｂ）に示すように、溝１ｃ・１ｄの底面には、溝１ｃ・１ｄが伸びる方向である長手方向に沿い、複数列の微小溝１ｅが形成されている。なお、図４（ａ）では、理解のために微小溝１ｅを直線状に現しているが、微小溝１ｅが相互に並列していれば湾曲していてもよい。
【００２０】
溝１ｃ・１ｄは、長手方向に直交する短手方向における断面視である図４（ｂ）に示すように、その底面の両端から溝１ｃ・１ｄの開口方向である上方に向け立ち上がり胴部１ａの表面に接続する２面の側壁１ｆ・１ｆを有している。この側壁１ｆ・１ｆは、その断面視において、底面から鉛直に立ち上がる形態でもよい。しかしながら、（１）側壁１ｆ・１ｆと底面との交点における角部の角度を大きくして耐熱衝撃性を高め、胴部１ａの破壊を抑制する点、（２）溝１ｃ・１ｄの断面積を大きくしてめっき浴の流量を高め、胴部１ａの表面からめっき浴およびスラッジをより速やかに排出する点から、図４（ｂ）に示すように、側壁１ｆ・１ｆは、短手方向における断面視において、開口に向け開く傾斜する面であることが望ましい。
【００２１】
また、本態様の溝１ｃ・１ｄには、好ましい要素として、上記側壁１ｆ・１ｆと胴部１ａの表面である平坦面１ｙとの間に介在し、両者を接続する接続面１ｇ・１ｇが形成されている。接続面１ｇ・１ｇは、側壁１ｆ・１ｆと胴部１ａの表面の交点に鋭利な角部が存在することにより、胴部１ａの平坦面１ｙに接触する鋼板に疵を発生せしめないよう構成された面である。そして、本態様の接続面１ｇ・１ｇは、側壁１ｆ・１ｆと胴部１ａの表面とを滑らかに接続するＲ面であるが、Ｃ面であってもよい。この接続面１ｇ・１ｇは、好ましくは、後述するショットブラスト工程で形成される。
【００２２】
さらに、例えば溶融亜鉛めっきの場合には４５０℃とめっき浴は高温に加熱されているため、めっき浴への浸漬時やめっき浴からの引き上げ時に、ロール１は、急熱・急冷による熱応力が作用し、溝１ｃ・１ｄの底面に鋭角な角部があると、当該角部を起点として溝１ｃ・１ｄが破損する可能性がある。そのため、本態様の溝１ｃ・１ｄでは、図４（ｂ）に示すように、短手方向に沿う断面視において、その角部にはＲ面１ｉを設けている。このＲ面１ｉは、後述するように、好ましくはレーザ加工条件を溝１ｃ・１ｄの端部でのみ調整することにより形成される。
【００２３】
溝１ｃ・１ｄの底面に並設された複数列の微小溝１ｅは、溝１ｃ・１ｄを流れるめっき浴の流線を整え、めっき浴およびその中に含まれるスラッジが、溝１ｃ・１ｄを円滑に流通し、胴部１ａの外へ速やかに排出する機能を有している。この微小溝１ｅについて、図４（ｂ）のＦ部の拡大断面図である図４（ｃ）を参照し、詳述する。図４（ｃ）に示すように、複数並設された凹部である微小溝１ｅの各々の短手方向に沿う断面形状は、概ね、略矩形状または下方（微小溝１ｅの開口の反対方向）にむけ溝幅が縮小する略台形状または略三角形状であるが、個々の形状・寸法・配置その他の形態要素は必ずしも同一でなくともよい。すなわち、図４（ｃ）に示すように、凹状の微小溝１ｅは、上記作用・効果を奏するように、溝部１ｃ・１ｄの底面に、長手方向に沿い複数列形成されていれば足り、微小溝１ｅの個々の形状、大きさ、側壁・底面の配置位置は不均一であってよい。さらに、微小溝１ｅは、凸部１ｈを介し密接した状態で配置されている必要はなく、頂部表面が広い凸面１ｈを介し広い間隔で離散した状態となるよう配置されていてもよい。しかしながら、上記のようにめっき浴の流れを整流するという点から、その開口幅は、好ましくはいずれもが、５００μｍ以下であることが望ましい。一方で、めっき浴中に含まれるスラッジなど微小な異物を捕捉して溝１ｃ・１ｄが閉塞することを防止するためには、微小溝１ｅの開口幅は、好ましくはいずれもが、５０μｍ以上であることが望ましい。ここで、微小溝１ｅの開口幅とは、図４（ｃ）において符号Ｇで示す、短手方向において、微小溝１ｅの両端に形成された凸部１ｈの頂部間の距離を指す。
【００２４】
さらに、短手方向において並列する微小溝１ｅの間に介在する凸部１ｈの頂部表面は、鋭角状であってもよいが、めっき浴中に含まれるスラッジなどの異物を捕捉しないように、当該頂部表面を滑らかな略平坦面または略半球面とすることが望ましい。このような面は、好ましくは、後述するショットブラスト工程で形成される。また、溝１ｃ・１ｄを流動するめっき浴との反応による溝１ｃ・１ｄの表面の損耗を抑制するため、溝１ｃ・１ｄの表面にはガラス相が形成されていることが望ましい。このようなガラス相は、後述するレーザによる溝加工により好適に形成することができる。
【００２５】
さらに、胴部１ａへの鋼板の密着性を高めるためには、図３に示す、短手方向に沿う断面視における溝１ｃ・１ｄの形状は、略矩形状、略三角形状、略Ｕ字形状または略台形状のいずれかであり、隣接する溝１ｃ・１ｄの間に形成された平坦部１ｙの、短手方向における幅は３ｍｍ以上であることが望ましい。
【００２６】
［第２実施態様］
上記第１態様のシンクロール１に替えて図２のめっき装置８０に組み込まれる、本発明の第２実施形態であるシンクロール２の構成について、その正面図である図５および図５の溝の部分拡大図である図６を参照して説明する。なお、図５および６において、上記第１態様のシンクロール１と同一の構成要素については、同一符号を付しており、詳細な説明を省略する。
【００２７】
第２態様のロール２は、上記第１態様のロール１と同様な胴部１ａと軸部１ｂを有しているが、その胴部１ａの外周面に形成された溝２ｃは、正面から見た場合に回転軸心Ｄに対し直交する方向に形成され、軸心方向から見た場合に円環状の形態をなしており、さらに軸心方向に沿い複数条の溝２ｃがほぼ等間隔で配置されている点で、ロール１の溝１ｃ・１ｄと相違している。なお、軸心方向に沿い複数条の溝２ｃを等間隔に設けることは必須ではなく、例えば胴部１ａの端面側を細かい間隔で、中央部を粗い間隔で溝２ｃを設けてもよく、その逆であっても構わない。また、溝２ｃは、回転軸心Ｄに対し直交する方向ではなく、傾斜した方向に配置してもよい。さらに、本態様の溝２ｃと上記ロール１の螺旋状の溝１ｃ・１ｄとを胴部１ａに複合して形成してもよい。
【００２８】
図５の溝２ｃの拡大平面図である図６（ａ）、図６（ａ）のＢ方向矢視図である図６（ｂ）および図６（ａ）のＣ―Ｃ断面図である図６（ｃ）に示すように、溝２ｃの底面には、その短手方向に沿い、複数列の微小溝２ｅが形成されている。なお、図６（ａ）では、理解のために微小溝２ｅを直線状に現しているが、微小溝２ｅが相互に並列していれば湾曲していてもよい。また、微小溝２ｅは、溝２ｃの短手方向に対し平行に形成されている必要もなく、下記説明する作用・効果を奏するのであれば、傾斜した状態で配置されていてもよい。
【００２９】
短手方向に沿う断面図である図６（ｃ）に示すように、溝２ｃは、その底面の両端から立ち上がる側壁２ｆ・２ｆと、当該側壁２ｆ・２ｆと胴部１ａの表面とを接続する接続面１ｇを有している。そして、側壁２ｆ・２ｆは、上記ロール１の溝１ｃ・１ｄの側壁１ｆ・１ｆと同様に上方に向かい開くように形成されているが、側壁２ｆ・２ｆは、側壁１ｆ・１ｆに対し複数の段部で構成されている点で相違している。このように、側壁２ｆ・２ｆに好ましくは段部を設けることにより、溝２ｃの底面から胴部１ａの外周面に向い緩やかに広がる側壁２ｆ・２ｆを形成することができ、溝２ｃの接続面１ｇにおける応力集中をより緩和できる。また、溝２ｃの表面積を増やすことで、スラッジなど微小な異物を捕捉し溝２ｃが閉塞することを防止できる。
【００３０】
ここで、溝２ｃの底面に並設された複数列の微小溝２ｅは、あたかも平水車の羽根のように、その側面で溝２ｃに流入しためっき浴を押し出し、めっき浴およびその中に含まれるスラッジを胴部１ａの外へ速やかに排出する機能を有している。すなわち、図６（ｂ）に示すように、配置する方向以外の要素は、上記ロール１の微小溝１ｅと基本的には同一の要素で構成された微小溝２ｅは、長手方向における断面視において、側面２ｉおよび２ｊを有している（凸部２ｈの側面でもある。）。そして、図中符号Ｉで示す矢印の方向にロールが回転すると、その回転方向に対し反対に位置する側面２ｊは、溝２ｃに流入しためっき浴８１を押し出す。押し出されためっき浴８１は、胴部１ａの外周面に接触する鋼板Ｐと溝２ｃとで形成される通路状の空間の中を流動し、胴部１ａから鋼板Ｐが離脱すると、溝２ｃの開口から胴部１ａの外へ排出されるのである。このようにめっき浴を押し出すという機能を発揮させるためには、図６（ｂ）に示す微小溝２ｅの深さは、好ましくはいずれもが、３０μｍ以上であることが望ましい。一方で、肉厚の急変部における胴部１ａの熱衝撃による割れを防止するためには、微小溝２ｅの深さＨは、好ましくはいずれもが、２００μｍ以下であることが望ましい。ここで、微小溝２ｅの深さは、図６（ｂ）において符号Ｈで示す、微小溝２ｅの頂点から底面までの距離を指す。
【００３１】
［第３実施形態］
上記第１態様のシンクロール１に替えて図２のめっき装置８０に組み込まれる、本発明の第３実施形態であるシンクロール３の構成について、その胴部のみの正面図である図９を参照して説明する。なお、図９において、上記第１または第２態様のシンクロール１・２と同一の構成要素については、同一符号を付しており、詳細な説明を省略する（次に説明する第４実施形態のシンクロールについても同様である）。
【００３２】
第３態様のロール３の胴部１ａのみの正面図である図９（ａ）に示すように、ロール３は、軸心方向に沿いその胴部１ａに複数形成された第２態様のロール２と同一の溝２ｃを有するが、図において細線で示す、隣接する溝２ｃの間に設けられた平坦部１ｙの中央に１条の中間溝３ｋを有する点で、第２態様のロール２と相違している。なお、溝２ｃ（以下、第３態様のロールの説明の項において、理解のため「溝２ｃ」を「主溝２ｃ」と言う。次に説明する第４態様のロールにおいて同じ。）の底面には、上記第２態様のロール２に設けられていた短手方向に沿う微小溝２ｅに替えて、第１態様のロール１に設けられていた長手方向に沿う微小溝１ｅが形成されている。ここで、本態様のロール３において、軸心方向から断面を見た場合に円環状をなす中間溝３ｋは、隣接する主溝２ｃの各条の間の平坦部１ｙに、主溝２ｃと同様に回転軸心Ｄに直交するよう複数条配置されている。そして、図９（ａ）のＫ−Ｋ断面図である図９（ｂ）に示すように、一定の幅Ｍ３で形成された中間溝３ｋの深さＭ４は、主溝２ｃの深さＭ２よりも浅く、そのため中間溝３ｋの底面の外径は、主溝２ｃの底面の外径よりも大径である。かかる構成の中間溝３ｋを有するロール３によれば、次のような作用効果を奏することができる。
【００３３】
すなわち、よく知られているように鋼板のスリップ防止のため表面に溝を形成したロールを操業に使用すると、図１１に示すようにめっき後の鋼板Ｐ１に、めっき浴の付着厚みの差に起因する、幾何学的な段差が殆どない光学的に確認できる程度の縞状マークＷが生じる場合がある。このような縞状マークＷは、美麗な外観が求められる自動車のボディーや家電品の筐体に使用されるめっき鋼板の場合には問題となるが、その発生原因は、鋼板の表面に付着しためっき浴の厚みが、ロールの溝に対応する位置では厚く、平坦部に対応する位置では薄いためであると考えられている。そして、上記第１態様の微小溝１ｅが形成された主溝１ｃまたは第２態様の微小溝２ｅが形成された主溝２ｃを設けたロールを操業に使用すると、当該主溝１ｃまたは主溝２ｃを通過するめっき浴の流れが円滑になり、ロールから離れた鋼板の表面に主溝１ｃまたは主溝２ｃから流出しためっき浴が長時間厚く付着しやすい状態となり、特にめっき浴の整流効果の大きい第１態様の微小溝１ｅの場合には、縞状マークＷが目立ちやすくなる可能性がある。
【００３４】
しかしながら、上記構成の中間溝３ｋを有するロール３によれば、主溝２ｃよりも底面の外径が大きな中間溝３ｋから流出するめっき浴の流速は、主溝２ｃから流出するめっき浴よりも早くなる。そして、中間溝３ｋを、主溝２ｃの各条の間の平坦部１ｙに設け、主溝２ｃに隣接せしめることにより、その操業時の状態の概念図である図９（ｃ）に示すように、図において実線の範囲である、中間溝３ｋから流出した流速の早いめっき浴の流れＪ１は乱流化しつつ拡散し、図において破線の範囲である、隣接する主溝２ｃから流出しためっき浴の流れＪ２に衝突し、当該めっき浴の流れＪ２を乱す。このように主溝２ｃから流出しためっき浴の流れＪ２が乱されることにより、鋼板に付着するめっき浴の厚みがより早期に減じ、縞状マークの発生を抑制することが可能となる。
【００３５】
なお、上記中間溝３ｋの作用効果からして、中間溝３ｋは、主溝２ｃの各条の間の平坦部１ｙの全てに形成する必要はなく、例えば胴体１ａの中央側または端部側など一部にのみ形成してもよい。また、一つの平坦部１ｙに設ける中間溝３ｋの条数も限定されず、図９（ａ）に示したロール３の第１変形態様であるロール４の胴部１ａの正面図である図９（ｄ）において細線で示すように、縞状マークの抑制効果を高めるため、一つの平坦部１ｙに中間溝４ｋを２条設け、各々を第１の溝２ｃに隣接するよう配置してもよい。またさらに、中間溝３ｋは円環状に形成する必要もなく、軸心方向から断面を見た場合に胴部１ａの一部にのみ円弧状に、より好ましくは正面から見た場合に破線状となるよう形成すると、縞状マークの抑制効果が高まる。またさらに、同様な観点から、中間溝３ｋは全て同一の深さＭ４または幅Ｍ３とする必要もなく、その深さＭ４を一部変えてその底面に凹凸形成し、または、その幅Ｍ３を一部変えて広狭を設けてもよい。中間溝３ｋの深さが一部変える場合には、その一部に、主溝２ｃの深さＭ２よりも深い部分があってもよく、中間溝３ｋのうち浅い部分の底面の深さＭ４が主溝２ｃよりも浅ければよい。
【００３６】
さらに、中間溝３ｋは、主溝２ｃの各条の間の平坦部１ｙに形成されていれば足りる。すなわち、図９（ａ）で示したロール３の第２変形態様であるロール５の胴部１ａの正面図である図９（ｅ）において細線で示すように、螺旋状の中間溝５ｋを平坦部１ｙに設けてもよい。このような螺旋状の中間溝５ｋを設けることにより、当該中間溝５ｋから流出するめっき浴の流れの軸心方向の位置がロール４の回転とともに変化することとなり、より効果的に縞状マークを抑制することが可能となる。
【００３７】
［第４実施形態］
上記第１態様のシンクロール１に替えて図２のめっき装置８０に組み込まれる、本発明の第４実施形態であるシンクロール６の構成について、その胴部のみの正面図である図１０を参照して説明する。
【００３８】
図１０に示すように、第４態様のロール６は、軸心方向に沿いその胴部１ａに複数形成された主溝２ｃを有するが、図において細線で示す、隣接する主溝２ｃの間に設けられた平坦部１ｙに中間溝６ｋを有し、当該中間溝６ｋの回転軸心と交差する角度は、前記第１の溝とは相違しており、円周上に複数形成されている点で、第２態様のロール２と相違している。なお、本態様の主溝２ｃの底面にも、第１態様のロール１に設けられていた長手方向に沿う微小溝１ｅが形成されている。
【００３９】
かかる中間溝６ｋを有するロール６によっても、中間溝６ｋから流出するめっき浴の流れが主溝２ｃから流出するめっき浴の流れを乱し、上記第３態様のロール３と同様に縞状マークを効果的に抑制することが可能となる。なお、中間溝６ｋの回転軸心Ｄと交差する角度や形状は図示に限定されることなく、操業条件に応じ適宜設定される。すわち、円周上に複数設けられる中間溝６ｋの、各々の回転軸心Ｄと交差する角度は全て同一である必要はなく、円周上の位置により異なった角度とすることができ、その断面形状や平面形状も適宜に設定することができる。
【００４０】
なお、平坦部に中間溝が形成された上記第３または第４態様のロール３〜６において、主溝を流通するめっき浴の流れを乱さずめっき浴およびスラッジを効果的に排出するためには、中間溝は、主溝とは連結しない状態で設けられていることが好ましい。
【００４１】
［第１実施態様のロール１の製造方法］
上記ロール１の製造方法について、図７および８を参照しつつ説明する。
【００４２】
上記胴部１ａおよび軸部１ｂを構成する材料であるセラミックスについて説明する。なお、本発明に係わる回転体において、必然的にセラミックスである必要があるのは胴部１ａのみであり、軸部１ｂは例えば金属や樹脂などで構成してもよいが、特に溶融金属めっき浴用回転体は高温雰囲気、腐食雰囲気中で使用されるので、全ての部材をセラミックスで構成することが、使用中における回転体の破損や損耗を防止するために好ましい。
【００４３】
セラミックスとしては、回転体が使用される雰囲気その他の操業条件の要請による耐熱衝撃性・耐食性などに応じ、アルミナ・ジルコニア・シリカその他の酸化物系セラミックス、硼化ジルコニウム・硼化チタン・硼化ボロンその他の硼化物系セラミックス、炭化シリコン・炭化ボロンその他の炭化物系セラミックス、またはカーボンなどの無機材料を利用してよい。そして、本態様の溶融金属めっき浴用ロールは、めっき浴への浸漬および取出しの際に急熱・急冷されるため、耐熱衝撃性に優れている必要がある。そのため、溶融金属めっき浴用ロールを構成するセラミックスとしては、熱伝導率が高い窒化珪素・窒化アルミその他の窒化物系セラミックスが好ましく、めっき浴である溶融金属に対し高い耐溶損性および耐磨耗性を有し、高温強度に優れた窒化珪素系セラミックスが特に好ましい。以下、溶融金属めっき浴用ロールを構成するに好適な窒化珪素セラミックスについて詳述するが、窒化珪素セラミックス自体は特開２００１−３３５３６８号に記載のものと同じでよい。
【００４４】
窒化珪素セラミックス中に存在するアルミニウム及び酸素はフォノン散乱源となり、熱伝導率を低減させる。窒化珪素セラミックスは、窒化珪素粒子とその周囲の粒界相とから構成され、アルミニウム及び酸素はこれらの相に含有される。アルミニウムは珪素に近いイオン半径を有するため、窒化珪素粒子内に容易に固溶する。アルミニウムの固溶により窒化珪素粒子自身の熱伝導率が低下し、窒化珪素セラミックスの熱伝導率は著しく低下する。従って、窒化珪素セラミックス中におけるアルミニウムの含有量はできるだけ少なくしなければならない。
【００４５】
焼結助剤として添加する酸化物中の酸素の多くは粒界相に存在する。窒化珪素セラミックスの高熱伝導率化を達成するには、窒化珪素粒子に比べて熱伝導率が低い粒界相の量を低減することが必要である。焼結助剤の添加量の下限は、８．５％以上の相対密度を有する焼結体が得られる量である。焼結助剤の添加量をこの範囲内でできるだけ少なくすることにより、粒界相中の酸素量を低減させる必要がある。
【００４６】
酸素量の少ない窒化珪素粉末を原料とすると、粒界相中の酸素量が低減できるために粒界相の量自体を低減でき、焼結体の高熱伝導率化が達成されるが、焼結過程で生成するＳｉＯ２の量の減少により難焼結性となる。ところが、他の酸化物より焼結性に優れたＭｇＯを焼結助剤として用いると、焼結助剤の添加量を少なくして、緻密な焼結体を得ることができる。その結果、焼結体の熱伝導率は飛躍的に高くなる。
【００４７】
マグネシウムとともに添加し得る焼結助剤としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ，Ｌｕ等の周期律表第３族（後述）が挙げられる。なかでも、焼結温度及び圧力が高くなり過ぎないという点で、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂが好ましい。
【００４８】
本発明に使用する窒化珪素セラミックスの常温における熱伝導率は５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、より好ましくは６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。従って、窒化珪素系セラミックス中の酸素含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには５重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには３重量％以下である。また窒化珪素粒子中の酸素含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには２．５重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには１．５重量％以下である。さらに窒化珪素系セラミックス中のアルミニウムの含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには０．２重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには０．１重量％以下である。
【００４９】
窒化珪素セラミックス中のマグネシウムＭｇＯ換算と周期律表第３族元素酸化物の合計量は０．６〜７重量％であるのが好ましい。その合計量が０．６重量％未満では、焼結体の相対密度が９５％未満と不十分である。一方７重量％を超えると、熱伝導率の低い粒界相の量が過剰となり、焼結体の熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満となる。ＭｇＯ＋第３族元素酸化物は０．６〜４重量％であるのがより好ましい。
【００５０】
ＭｇＯ／ 第３族元素酸化物の重量比は１〜７０が好ましく、１〜１０がより好ましく、１〜５が最も好ましい。ＭｇＯ／第３族元素酸化物が１未満では、粒界相中の希土類酸化物の割合が多すぎるため、難焼結性となり緻密な焼結体が得られない。また、ＭｇＯ／第３族元素酸化物が７０を超えると焼結時におけるＭｇの拡散を抑制できず、焼結体表面に色むらが生じる。ＭｇＯ／ＩＩＩＡ２Ｏ３が１〜７０の範囲にあると、１６５０〜１８５０℃での焼結により高熱伝導率化が著しい。焼結体を１８００〜２０００℃で熱処理すると、さらに高熱伝導率化される。熱処理による高熱伝導率化は、窒化珪素粒子の成長と蒸気圧の高いＭｇＯの揮発による。
【００５１】
窒化珪素粒子中のアルミニウム、マグネシウム及び周期律表第３族元素の合計量は１．０％以下であるのが好ましい。
【００５２】
窒化珪素焼結体中のβ型窒化珪素粒子のうち、短軸径が５μｍ以上のβ型窒化珪素粒子の割合が１０体積％超では、焼結体の熱伝導率は向上するが、組織中に導入された粗大粒子が破壊の起点として作用するため破壊強度が著しく低下し、７００Ｍｐａ以上の曲げ強度が得られない。従って、窒化珪素焼結体中のβ型窒化珪素粒子のうち、短軸径が５μｍ以上のβ型窒化珪素粒子の割合は１０体積％以下であるのが好ましい。同様に、組織中に導入された粗大粒子が破壊の起点として作用することを抑えるために、β型窒化珪素粒子のアスペクト比は１５以下であるのが好ましい。
【００５３】
シンクロール１において胴部１ａを形成する窒化珪素セラミックスは、急激な温度変化に対して十分な抵抗力を有する必要がある。急激な温度変化に対する抵抗力は下記式（１）：
Ｒ＝αｃ（１−ν）／Ｅα  ・・・（１）
（ 但し、αｃ：常温における４点曲げ強度（ＭＰａ）、ν：常温におけるポアソン比、Ｅ：常温におけるヤング率（ＭＰａ）、α：常温から８００℃までの平均熱膨張係数）
により表される係数Ｒは６００以上であるのが好ましく、７００以上であるのがより好ましい。係数Ｒが６００未満であるとロールが破壊するおそれがある。係数Ｒは、ロールから切り出した試験片に対して測定した常温における４点曲げ強度αｃ（ＭＰａ）、常温におけるポアソン比ν、常温におけるヤング率Ｅ（ＭＰａ）及び常温から８００℃までの平均熱膨張係数αから求める。
【００５４】
図７は、上記のようにセラミックスで構成された胴部１ａを有するロール１の、当該胴部１ａの外周面に溝１ｃ・１ｄを形成する製造装置１０の概略構成を示す平面図である。なお、製造装置１０は、レーザを利用して胴部１ａの表面に溝１ｃ・１ｄを形成する装置であり、以下説明するロール１の製造方法は、この製造装置１０を用いた溝１ｃ・１ｄの好適な形成方法である。しかしながら、溝１ｃ・１ｄは、例えば溝１ｃ・１ｄに沿いマスキングを施したショットブラスト加工やケミカルエッチング、溝１ｃ・１ｄの断面形状に相似した総型ダイヤモンド砥石を用いた研削加工その他種々の方法により形成することができる。また、上記説明した中間溝３ｋ〜６ｋについても同様に形成することができる。
【００５５】
溝１ｃを形成している状態である図７に示す製造装置１０において、符号１０ａはベースであり、符号１０ｂは、ベース１０ａの上面の左端に配置された、ロール１の一方の軸部１ｂの端を把持するとともにロール１の軸心Ｄの周りに矢印Ｋの方向に向かいロール１を回転させる回転部である。回転部１０ｂによるロール１の回転数は、不図示の制御部により任意に設定することができ、胴部１ａが比較的低周速で安定して回転するよう制御されている。
【００５６】
符号１０ｃは、ロール１の軸心方向に沿い、回転部１０ｂに相対して配置された従動部である。従動部１０ｃは、ロール１の他方の軸部１ｂを把持するとともに回転部１０ａの回転に従動して回転する。このように、回転部１０ｂと従動部１０ｃにより、ロール１を回転可能に支持するとともに、ロール１の軸心Ｄの周りに矢印Ｋの方向に回転する回転力をロール１に付与するロール回転系が構成されている。
【００５７】
図７において符号１０ｄは、ロール１の軸心Ｄと平行に配置された案内部（ガイド）であり、符号１０ｅは、案内部１０ｄにより案内されつつ符合Ｊで示す矢印の方向に水平移動する移動部である。移動部１０ｅは、製造装置１０に組み込まれた駆動部により駆動され、制御部で高精度に位置制御されつつ水平移動する。すなわち、案内部１０ｄと移動部１０ｅにより、水平移動系が構成されている。
【００５８】
なお、ロール回転系および水平移動系は、好適には、例えば数値制御で操作される旋盤や円筒研削盤などを利用して構成することができる。すなわち、ロール回転系はヘッドストックおよびテールストックで、水平移動系はキャリッジ（刃物台）で構成することが可能である。しかしながら、外周面を対峙させた一対の円柱形状のコロを２式用意し、一式を回転部、一式を従動部とし、回転部にロール回転用の電動機を付属せしめ、ロール回転系を構成してもよく、リニアガイドを利用して水平移動系を構成してもよい。
【００５９】
図７において符号１０ｇは、移動部１０ｅに配置されたファイバーレーザを照射するレーザ照射部であり、光ファイバー線１０ｈを介して、同様に移動部１０ｅに配置されたレーザ発振部１０ｆに接続されている。ミラー・レンズなどの光学系を経た１条のレーザを先端から照射するレーザ照射部１０ｇは、ロール１の軸心Ｄに対し光学系の中心軸がほぼ直交し、胴部１ａの外周面にレーザスポットが位置するように配置されている。そして、本態様のレーザ照射部１０ｇは、その光学系の中心軸に対し図示Ｌの範囲、レーザを偏光してその走査位置を変化させるガルバノミラーを内蔵しており、移動部１０ｅを移動させることなくその照射位置を変化させることができる。上記したようにレーザ照射部１０ｇ、光ファイバー線１０ｈおよびレーザ発振部１０ｅはレーザ照射系を構成しており、レーザ発振部１０ｆで発生したレーザは、光ファイバー線１０ｈを通じてレーザ照射部１０ｇに供給され、レーザ照射部１０ｇの先端から胴部１ａの外周面に向かい照射される。なお、レーザ発振部１０ｆは、制御部に電気通信回線を介して接続されており、レーザ出力、パルス幅、ディフォーカス量その他の条件は制御部で制御される。
【００６０】
上記レーザ照射系は、波長が１０７０ｎｍであるファイバーレーザを照射するよう構成されているが、使用するレーザは、胴部１ａを構成するセラミックスの光学的特性（レーザ吸収率・反射率）、熱的特性（融点・熱伝導率・比熱）、機械的特性（強度・靭性）、および形成する溝１ｃの形態・寸法などを考慮し、ＹＡＧレーザ・ＣＯ２レーザ・半導体レーザその他各種の波長を有するレーザを選択することができる。しかしながら、下記で詳述するように、溝１ｃに微小溝を形成するためには、特にセラミックスの表面におけるレーザ吸収率が高いファイバーレーザ（例えばＩＰＧフォトニクス社製、型式ＹＬＰ−２／５００／５０）を用いることが望ましい。ファイバーレーザを利用することにより、レーザスポットにおけるビーム径が極めて小径で（例えば、レーザ照射部１０ｇにｆ１００ｍｍの集光レンズを組み込んだ場合、レーザスポットにおけるビーム径は９０μｍとなる。）、ビーム全体としては低エネルギーであるにも拘らず、レーザスポットにおけるエネルギー密度を高めることができ、熱影響を抑制しつつ高い効率で溝１ｃを形成することが可能となる。
【００６１】
なお、レーザ加工により発生する粉塵の排除のため、レーザが照射される溝１ｃの周辺領域に、例えば酸化ガスである空気・酸素、非酸化ガスであるアルゴンガス・窒素ガスなどのアシストガスを供給する供給ノズルを設け、アシストガスで当該領域をパージしてもよい。
【００６２】
上記構成の製造装置１０によれば、ロール回転系の回転部１０ｂによりロール１を一定の周速で回転させ、その周速および溝１ｃの螺旋の傾斜角度により定まる送り量となるよう制御しつつ水平移動系の移動部１０ｅを移動させ、レーザ照射系からレーザを胴部１ａに照射することにより、螺旋状の溝１ｃを形成することが可能となる。
【００６３】
以下、製造装置１０による溝１ｃの形成方法について、図８を参照しつつ説明する。なお、図８（ａ）〜（ｃ）は、いずれも図４（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、以下説明する各工程における溝の形成過程を示している。なお、本態様の製造方法においては、図８（ｂ）に示す工程で形成される第２の溝１ｃが、胴部１ａに形成すべき溝１ｃとなる。
【００６４】
まず、準備工程である。準備したロール１を、その軸心Ｄが、回転部１０ｂおよび従動部１０ｃの回転中心に一致するよう調整しながら回転部１０ｂおよび従動部１０ｃで把持する。次いで、レーザ照射部１０ｇの先端から照射されるレーザの水平方向の位置決めをするため、軸心方向において胴部１ａの中心に照射されるよう移動部１０ｅを移動させ、この際の回転部１０ｂ（胴部１ａ）の回転方向の位置および移動部１０ｅの水平方向の位置を加工原点とする。その後、製造装置１０の自動制御を起動する。なお、製造装置１０を制御する不図示の制御部には、ロール１の回転数、当該回転数および螺旋状に形成すべき溝１ｃにより定まる移動部１０ｅのロール１回転当たりの送り量、下記で述べる繰返し回数・オフセット量、レーザ加工条件その他加工に必要な情報が、事前に保存されている。
【００６５】
次いで、第１の溝形成工程である。第１の溝形成工程では、図８（ａ）に示すように、形成すべき第１の溝１ｘの幅に対し、レーザのスポット径は非常に小さいため、ロール１を回転させつつ複数の第１の走査線ｓ１〜ｓ１０に沿い胴部１ａにレーザを照射して、第１の溝１ｘを形成する。すなわち、製造装置１０は、加工原点にレーザが照射されるよう回転部１０ｂおよび移動部１０ｅを位置決めし、設定された回転数および送り量となるよう回転部１０ｂおよび移動部１０ｅを駆動する。次いで、製造装置１０は、加工原点を始点とし、図８（ａ）において右端に設定された走査線ｓ１に沿い胴部１ａの外周面にレーザを終点まで照射し、胴部１ａに螺旋状の微小な幅の微小溝１ｚを一条形成する。この走査線ｓ１に沿った加工が完了した後、製造装置１０は、レーザの照射を停止し、回転部１０ｂ（胴部１ａ）を加工原点に戻すとともに次の走査線ｓ２の位置にレーザが照射されるよう移動部１０ｅを水平方向に位置決めをする。その後、走査線ｓ２に沿いレーザを照射し、走査線ｓ１に沿うレーザ照射により形成された微小溝１ｚに対し、短手方向において隣接する位置に微小溝１ｚを一条形成する。そして、レーザスポットの直径と第１の溝１ｘの幅との関係から定まる事前に制御部に保存された繰返し回数、本態様の場合には走査線Ｓ１〜ｓ１０まで１０回、上記と同様な加工を繰り返し、短手方向に沿い複数の微小溝１ｙを累積し、胴部１ａに螺旋状の第１の溝１ｘを形成する。なお、上記レーザスポットの直径は、「ＪＩＳ  Ｃ６１８０  レーザ出力測定方法」において定義される直径、すなわち「ビームの断面で、光パワー密度がビーム内の最大値に対してｅ−２になる点間の最大距離」である。このレーザスポットの直径は、ビームプロファイラー（例えばオフィール株式会社製、型式：ＢＡ−１００）を用いて測定することができる。
【００６６】
上記第１の溝形成工程に引き続き、第１の溝１ｘよりも深い第２の溝１ｃを形成する第２の溝形成工程を行う。第２の溝形成工程では、基本的には、第１の溝形成工程と同様に、制御部に保存された繰返し回数に基づき設定された第２の走査線ｔ１〜ｔ１０に沿い第１の溝１ｘの底表面にレーザを照射し、短手方向に沿い隣接する位置に形成された複数の微小溝１ｅを累積し、第２の溝１ｃを形成するものの、第１の走査線ｓ１〜ｓ１０と、第２の走査線ｔ１〜ｔ１０の配置が異なり、双方が重複しないように設定されている。
【００６７】
具体的には、短手方向において第１の溝１ｘの右端に設定された第１の走査線ｓ１に対し、第２の走査線ｔ１がやや左方向にオフセットした位置となるよう、製造装置１０は、制御部に保存されたオフセット量で水平方向の加工原点の位置を補正し、新たな加工原点とする。そして、製造装置１０は、この新たな加工原点にレーザが照射されるよう回転部１０ｂおよび移動部１０ｅを位置決めし、設定された回転数および送り量となるよう回転部１０ｂおよび移動部１０ｅを駆動する。なお、水平方向における新たな加工原点への位置決めは、レーザをガルバノミラーで走査することにより行ってもよい。次いで、製造装置１０は、新たな加工原点を始点とし、走査線ｔ１に沿いレーザを終点まで照射し、胴部１ａに螺旋状の微小な幅の微小溝１ｅを形成する。そして、制御部に保存された繰返し回数、本態様の場合には走査線ｔ１〜ｔ１０まで１０回、上記と同様な加工を繰り返し、短手方向に沿い複数の微小溝１ｅを累積し、胴部１ａに螺旋状の第２の溝１ｃを形成する。なお、レーザにより熱加工された第２の溝１ｃの表面にはガラス相が形成される。
【００６８】
上記方法で求めたレーザスポット径の範囲外の領域にも、エネルギー密度は低いもののレーザは照射されているため、第２の溝１ｃの両側には開口に向け開く傾斜した側壁１ｆが形成される。また、図６（ｃ）に示す段部を有する側壁２ｆを形成するためには、走査線ｔ１およびｔ１０に沿いレーザを照射する際に、ガルバノミラーで走査させつつレーザを照射すればよい。
【００６９】
本態様の溝１ｃの角部に好ましい要素として配置したＲ面１ｉは、右端の走査線ｔ１・ｔ２および左端の走査線ｔ９・ｔ１０に照射されるレーザの、レーザスポットにおけるエネルギー密度を他の走査線ｔ３〜ｔ８よりも下げることにより好適に形成される。レーザスポットにおけるエネルギー密度を下げるためには、レーザの出力自体を低下したり、上方または下方にレーザスポットの位置をずらし（ディフォーカス）、胴部１ａの外周面におけるレーザの照射径を拡径すればよい。
【００７０】
上記第２の溝形成工程に引き続き、第２の溝１ｃの底表面を調整するため、ショットブラスト工程を行うことが望ましい。ショットブラストのメディアとしては、金属・セラミックス製の各種粒子を使用することができる。ショットブラスト工程を行うことにより、図８（ｃ）に示すように、隣接する微小溝１ｅの間の凸部１ｈの頂部に略平坦面または略半球状面を形成できる。また、上記第２の溝形成工程で形成した第２の溝１ｃのＲ面１ｉを更になだらかな曲面とすることができ、胴部１ａの平坦面１ｙと側壁１ｆとの間に介在する接続面１ｇを形成することができる。
【００７１】
以上、図４に示す第１態様のロール１の溝１ｃ・１ｄを形成するロール製造方法について説明した。なお、図６に示す第２態様のロール２の溝２ｃを形成する場合には、第１の走査線および第２の走査線の走査方向が回転軸心Ｄに対し平行であり第１態様の溝１ｃ・１ｄとは異なるものの、上記と同様に第１の溝形成工程・第２の溝形成工程を適用することができる。すなわち、ロール２に複数条の溝２ｃを形成する場合には、図７に示す製造装置１０は、図６に示すロール２を搭載した後、ロール２を回転し、回転軸心Ｄと平行に設定された第１の走査線に沿い溝幅の長さだけレーザを胴部１ａの外周面に照射して第１の溝を形成し（第１の溝形成工程）、ロール２をさらに回転し、第１の走査線とは異なる配置となるよう回転軸心Ｄと平行に設定された第２の走査線に沿い溝幅の長さだけレーザを第１の溝の底表面に照射して第２の溝を形成し（第２の溝形成工程）、一条の溝２ｃを形成する。次いで、次の一条の溝２ｃに照射可能なようレーザを水平方向に位置決めし、次の溝２ｃを上記と同様に形成する。この繰返しにより、複数条の溝２ｃを形成することができる。
【００７２】
ここで、第２態様のロール２において、溝２ｃを形成する場合には、レーザ照射部１０ｇから軸心Ｄに向かい直交した状態で照射されるレーザのスポットが、短手方向において溝２ｃの中心に位置するよう加工原点を設定し、軸心Ｄに対し平行に設定される第１の走査線および第２の走査線に沿い、第１の溝１および第２の溝の幅に対応する照射長さで、ガルバノミラーで水平方向にレーザを走査して、第１の溝および第２の溝を形成してもよい。この場合、第１の走査線と第２の走査線との配置が相違するようにするためには、第１の溝形成工程と第２の溝形成工程における胴部の周速（回転数）が異なるよう設定すればよい。
【００７３】
［実施例］
以下、本発明について、その具体的な例を説明する。
【００７４】
上記説明した窒化珪素質セラミックスで作製した、胴部の直径が７５０ｍｍ、長さが１８００ｍｍのロールを準備し、上記説明したレーザ加工による製造方法で、表１に示すように各種溝、微小溝および中間溝その他各種仕様を変更したロールを作成した。図３に示すロール１の溝１ｃの場合、その幅は５ｍｍ、深さは３ｍｍとし、軸心方向の螺旋のピッチは５０ｍｍした。また、図５に示すロール２の溝２ｃの場合、その幅は３．５ｍｍ、深さは１ｍｍとし、軸心方向の溝２ｃのピッチは１５ｍｍとした。なお、いずれの例においても平坦部の幅は５ｍｍとした。
【００７５】
例２２以外は、レーザ加工後の溝にショットブラストを充分に施してそれらの底表面に形成されたガラス相を除去し、例２２のみ、その後再度ディフォーカスしたレーザを照射し、底表面にガラス相を形成した。また、側壁が傾斜しない例２１以外の溝の場合、当該側壁の鉛直線に対する交差角度は３０°とし、側壁が傾斜しない例２１の場合には、側壁が傾斜しない溝を研削加工で形成した後、溝の底面にのみレーザで微小溝を形成した。さらに、鉛直線に対し３０°で交差する傾斜した側壁に段部を有する例１７の溝の場合、段部の数は３段とした。図９（ａ）の形態の中間溝を形成した例１９の場合、その中間溝の幅は２ｍｍ、深さは０．５ｍｍとし、各平坦部の中央に配置した。また、図１０の形態の中間溝を形成した例２０の場合、その中間溝の幅は０．５ｍｍ、深さは０．２ｍｍ、長さは１０ｍｍ、回転軸心との交差角度を４５°とし、各平坦部に４７条、等角度で配置した。なお、例２３の溝は、研削加工で形成し、微小溝を形成しなかった。
【００７６】
上記、各例のロールを、ＪＩＳ−Ｇ−３３０２の亜鉛めっき鋼板の製造に供した結果を表１に示す。なお、スリップ発生・ドロス噛込その他各種評価項目の指標は、下記のとおりである。
（１）スリップ発生率
×：３１％以上
△：１１〜３０％
○：１〜１０％
◎：０％
（２）ドロス噛込発生率
×：鋼板の長手方向長さの３１％以上
△：鋼板の長手方向長さの１１〜３０％
○：鋼板の長手方向長さの１〜１０％
◎：０％
（３）縞状マーク
×：鋼板の長手方向全長に連続的に明瞭なマークが発生
△：鋼板の長手方向全長に連続的に発生するが薄い
○：一部の操業条件のみで発生
◎：発生なし
（４）ロール破損
×：全溝に深いクラックが発生
△：一部に浅いクラック発生
○：異常なし
【００７７】
【表１】
2012128095.tif 000003
【００７８】
上記例１〜２２によれば下記の知見が得られた。すなわち、図５の形態の溝を形成したロールにおいて、微小溝を形成しない例２２に対し、微小溝を形成した例１〜２１はいずれもスリップ発生およびドロス噛込が改善された。さらに、開口幅が５０〜５００μｍの例２〜例５の図４に示す形態の微小溝、または深さが３０〜２００μｍの図６に示す形態の微小溝を形成した場合には、スリップ発生をはじめ各評価項目がより改善された。例１２〜１６により、この効果は、図３の溝を形成したロールにおいて同様であることが確認された。加えて、傾斜する側壁に段差を有する溝を形成した例１７によれば、例２と比べ、スリップ発生がより改善されることが確認された。また、図９（ａ）または図１０の形態の中間溝を形成した例１８・１９によれば、縞状マーク発生が例２に対し大幅に改善された。なお、側壁が傾斜しない溝を形成した例２０の場合でも、例２２に対し微小溝の効果を確認することができた。さらに、溝の底面にガラス相を形成した例２１によれば、スリップ発生およびドロス噛込に対し有効であることが確認できた。
【符号の説明】
【００７９】
１（２〜６）  シンクロール
１ａ  胴部
１ｂ  軸部
１ｃ（１ｄ、２ｃ）  溝
１ｅ（２ｅ）  微小溝
１ｆ  側壁
１ｇ  接続面
１ｈ  凸部
１ｉ  Ｒ面
１ｙ  平坦面
３ｋ（４ｋ〜６ｋ）  中間溝
９  サポートロール
１０  製造装置
１０ｂ  回転部
１０ｃ  従動部
１０ｄ  案内部
１０ｅ  移動部
１０ｇ  レーザ照射部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図７】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
2012128095.tif 000016
【図８（ｃ）】
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【図９（ａ）】
2012128095.tif 000018
【図９（ｂ）】
2012128095.tif 000019
【図９（ｃ）】
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【図９（ｄ）】
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【図９（ｅ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2012128095.tif 000026
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