(57)【要約】  磁性パターンと非磁性パターンとが周面に形成された機能性シリンダ体及びその製造方法を提供する。  周面が磁性材料又は非磁性材料のいずれかで構成されてなるシリンダ体本体の前記周面に凹部が形成されることにより、凹部パターンと非凹部パターンとが形成された凹部付シリンダ体と、前記凹部パターンに埋設された磁性材料又は非磁性材料のいずれかからなる機能性パターンと、を有し、前記シリンダ体本体の周面が磁性材料で構成される場合は、前記凹部パターンに非磁性材料を埋設し、前記シリンダ体本体の周面が非磁性材料で構成される場合は、前記凹部パターンに磁性材料を埋設することにより、前記磁性材料の磁性パターンと前記非磁性材料の非磁性パターンとが隣り合わせに形成されてなる機能性シリンダ体とした。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面が磁性材料又は非磁性材料のいずれかで構成されてなるシリンダ体本体の前記周面に凹部が形成されることにより、凹部パターンと非凹部パターンとが形成された凹部付シリンダ体と、
前記凹部パターンに埋設された磁性材料又は非磁性材料のいずれかからなる機能性パターンと、
を有し、
前記シリンダ体本体の周面が磁性材料で構成される場合は、前記凹部パターンに非磁性材料を埋設し、
前記シリンダ体本体の周面が非磁性材料で構成される場合は、前記凹部パターンに磁性材料を埋設することにより、
前記磁性材料の磁性パターンと前記非磁性材料の非磁性パターンとが隣り合わせに形成されてなる機能性シリンダ体。
【請求項２】
前記機能性パターンが線状に形成されてなり、前記凹部付シリンダ体の周面に径方向及び／又は軸方向に交互に形成されてなる請求項１記載の機能性シリンダ体。
【請求項３】
前記凹部付シリンダ体が、レーザ製版によって作製されてなる請求項１又は２記載の機能性シリンダ体。
【請求項４】
前記磁性パターンが、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏからなる群から選ばれた少なくとも一種の磁性材料から構成されてなる請求項１〜３いずれか１項記載の機能性シリンダ体。
【請求項５】
前記非磁性パターンが、Ｃｕ、Ａｌからなる群から選ばれた少なくとも一種の非磁性材料から構成されてなる請求項１〜４いずれか１項記載の機能性シリンダ体。
【請求項６】
前記磁性パターン及び前記非磁性パターンが、金属材料からなり、金属メッキによって形成されてなる、請求項１〜５いずれか１項記載の機能性シリンダ体。
【請求項７】
前記凹部付シリンダ体の凹部の開口幅が１μｍ〜１０００μｍである、請求項１〜６いずれか１項記載の機能性シリンダ体。
【請求項８】
前記凹部付シリンダ体の凹部の深度が１μｍ〜１０００μｍである、請求項１〜７いずれか１項記載の機能性シリンダ体。
【請求項９】
請求項１〜８いずれか１項記載の機能性シリンダ体を備えた装置。
【請求項１０】
前記機能性シリンダ体の外周面近傍に磁束検知手段を配置してなる請求項９記載の装置。
【請求項１１】
請求項１〜８いずれか１項記載の機能性シリンダ体を製造するための機能性シリンダ体の製造方法であって、
周面が磁性材料又は非磁性材料のいずれかで構成されてなるシリンダ体本体を準備する工程と、
前記シリンダ体本体の周面にレジストを塗布する工程と、前記レジストをレーザ露光する工程と、を有する凹部付シリンダ体の凹部形成工程と、
前記形成された凹部付シリンダ体の凹部に、磁性材料又は非磁性材料のいずれかからなる機能性パターンを埋設することにより、前記磁性材料の磁性パターンと前記非磁性材料の非磁性パターンとが隣り合わせになるように形成するパターン形成工程と、
を含む、機能性シリンダ体の製造方法。
【請求項１２】
前記磁性パターン及び非磁性パターンが線状に形成されてなり、前記凹部付シリンダ体の周面に径方向及び／又は軸方向に交互に形成されてなる請求項１１記載の機能性シリンダ体の製造方法。
【請求項１３】
前記凹部付シリンダ体が、レーザ製版によって作製されてなる請求項１１又は１２記載の機能性シリンダ体の製造方法。
【請求項１４】
前記磁性パターンが、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏからなる群から選ばれた少なくとも一種の磁性材料から構成されてなる請求項１１〜１３いずれか１項記載の機能性シリンダ体の製造方法。
【請求項１５】
前記非磁性パターンが、Ｃｕ、Ａｌからなる群から選ばれた少なくとも一種の非磁性材料から構成されてなる請求項１１〜１４いずれか１項記載の機能性シリンダ体の製造方法。
【請求項１６】
前記磁性パターン及び前記非磁性パターンが、金属材料からなり、前記磁性パターン及び前記非磁性パターンを前記形成する金属メッキ工程をさらに含む、請求項１１〜１５いずれか１項記載の機能性シリンダ体の製造方法。
【請求項１７】
請求項１１〜１６いずれか１項記載の機能性シリンダ体の製造方法が、全自動レーザグラビア製版システムによって行われる、機能性シリンダ体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性材料の磁性パターンと非磁性材料の非磁性パターンとが隣り合わせに周面に形成されてなる機能性シリンダ体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、凹部付シリンダ体として、グラビア製版ロールが知られている。グラビア製版ロールの一般的な製造工程は、例えば特許文献１の従来の技術の欄に記載されている。すなわち、搬入−クロム剥離−補正研磨・落版研磨−脱脂−水洗−酸洗い−水洗−硫酸銅メッキ−砥石研磨−感光膜塗布形成−レーザ露光装置による画像焼付−現像−食刻−レジスト剥離−クロムメッキ−ペーパー研磨−搬出の工程である。【０００３】
また、表面強化被覆層としてＤＬＣを用いたグラビア製版ロールも例えば特許文献２から知られている。【０００４】
また、グラビア製版ロールの全自動製造システムとしては、例えば特許文献３に記載されたものや特許文献４に記載されたものがある。【０００５】
一方、様々な装置に用いられるシリンダとして、油圧や空圧タイプのシリンダが知られている（特許文献５及び特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２２３７５１
【特許文献２】特開２００７−１３０９９６
【特許文献３】ＷＯ２００７／１３５８９８
【特許文献４】ＷＯ２０１１／１２５９２６
【特許文献５】実用新案登録第３０８８２４５号
【特許文献６】実開平５−１０６３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願出願人は、凹部付シリンダ体の凹部に磁性材料又は非磁性材料を埋設することで、新規な機能性シリンダ体とすることができることを見出し、本発明を完成させたものである。【０００８】
即ち、本発明は、磁性パターンと非磁性パターンとが周面に形成された機能性シリンダ体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の機能性シリンダ体は、周面が磁性材料又は非磁性材料のいずれかで構成されてなるシリンダ体本体の前記周面に凹部が形成されることにより、凹部パターンと非凹部パターンとが形成された凹部付シリンダ体と、前記凹部パターンに埋設された磁性材料又は非磁性材料のいずれかからなる機能性パターンと、を有し、前記シリンダ体本体の周面が磁性材料で構成される場合は、前記凹部パターンに非磁性材料を埋設し、前記シリンダ体本体の周面が非磁性材料で構成される場合は、前記凹部パターンに磁性材料を埋設することにより、前記磁性材料の磁性パターンと前記非磁性材料の非磁性パターンとが隣り合わせに形成されてなる機能性シリンダ体である。【００１０】
前記機能性パターンが線状に形成されてなり、前記凹部付シリンダ体の周面に径方向及び／又は軸方向に交互に形成されてなるのが好ましい。【００１１】
前記凹部付シリンダ体が、レーザ製版によって作製されてなるのが好ましい。レーザ製版技術については、特許文献１〜４に開示された技術が適用できる。【００１２】
前記磁性パターンが、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏからなる群から選ばれた少なくとも一種の磁性材料から構成されてなるのが好ましい。これらを用いた合金であってもよい。【００１３】
前記非磁性パターンが、Ｃｕ、Ａｌからなる群から選ばれた少なくとも一種の非磁性材料から構成されてなるのが好ましい。これらを用いた合金であってもよい。【００１４】
前記磁性パターン及び前記非磁性パターンが、金属材料からなり、金属メッキによって形成されてなるのが好ましい。【００１５】
前記凹部付シリンダ体の凹部の開口幅が１μｍ〜１０００μｍであるのが好ましい。また、１μｍ〜５０μｍであるのがより好ましく、１μ〜２０μｍであるのがさらに好ましい。【００１６】
前記凹部付シリンダ体の凹部の深度が１μｍ〜１０００μｍであるのが好ましい。また、１μｍ〜５０μｍであるのがより好ましく、１μ〜２０μｍであるのがさらに好ましい。【００１７】
本発明の装置は、前記機能性シリンダ体を備えた装置である。例えば、本発明機能性シリンダ体を備えた油圧シリンダ又はエアシリンダやそれらを備えた工作機械、並びにロボット、リニアセンサ、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、航空機、人工衛星など、本発明の機能性シリンダ体を備えることができる装置であればいずれも含まれる。【００１８】
前記機能性シリンダ体の外周面近傍に磁束検知手段を配置してなるのが好ましい。磁束検知手段としては、例えば環状にしたコイルなどが挙げられる。【００１９】
本発明の機能性シリンダ体の製造方法は、前記機能性シリンダ体を製造するための機能性シリンダ体の製造方法であって、周面が磁性材料又は非磁性材料のいずれかで構成されてなるシリンダ体本体を準備する工程と、前記シリンダ体本体の周面にレジストを塗布する工程と、前記レジストをレーザ露光する工程と、を有する凹部付シリンダ体の凹部形成工程と、前記形成された凹部付シリンダ体の凹部に、磁性材料又は非磁性材料のいずれかからなる機能性パターンを埋設することにより、前記磁性材料の磁性パターンと前記非磁性材料の非磁性パターンとが隣り合わせになるように形成するパターン形成工程と、を含む、機能性シリンダ体の製造方法である。【００２０】
前記機能性パターンが線状に形成されてなり、前記凹部付シリンダ体の周面に径方向及び／又は軸方向に交互に形成されてなるのが好ましい。【００２１】
前記凹部付シリンダ体が、レーザ製版によって作製されてなるのが好ましい。レーザ製版技術については、特許文献１〜４に開示された技術が適用できる。【００２２】
前記磁性パターンが、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏからなる群から選ばれた少なくとも一種の磁性材料から構成されてなるのが好ましい。これらを用いた合金であってもよい。【００２３】
前記非磁性パターンが、Ｃｕ、Ａｌからなる群から選ばれた少なくとも一種の非磁性材料から構成されてなるのが好ましい。これらを用いた合金であってもよい。【００２４】
前記磁性パターン及び前記非磁性パターンが、金属材料からなり、前記磁性パターン及び前記非磁性パターンを前記形成する金属メッキ工程をさらに含むのが好ましい。【００２５】
本発明の機能性シリンダ体の製造方法は、全自動レーザグラビア製版システムによって行われるのが好ましい。全自動レーザグラビア製版システムについては、例えば特許文献３及び４に開示されたシステムを適用できる。特に、特許文献４に開示されたような、複数の非走行形の産業ロボットを設置し、前記産業ロボット同士で版母材を受け渡して処理ユニットに順次移送し、凹部付シリンダ体を作製処理するシステムが生産効率や発塵防止の観点から好適である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、磁性材料の磁性パターンと非磁性材料の非磁性パターンとが隣り合わせに周面に形成されてなる機能性シリンダ体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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の機能性シリンダ体の一つの実施の形態を示す一部断面模式図である。
【図２】本発明の機能性シリンダ体の製造方法を模式的に示す説明図であり、（ａ）は凹部付シリンダ体の凹部形成工程、（ｂ）はパターン形成工程、（ｃ）は表面硬化被膜形成工程、を示す要部断面模式図である。
【図３】本発明の機能性シリンダ体を示す模式図であって、（ａ）は機能性パターンが線状に径方向に形成された模式図、（ｂ）は機能性パターンが線状に軸方向に形成された模式図である。
【図４】本発明の機能性シリンダ体の外周面近傍に磁束検知手段を配置した装置の模式図である。
【図５】実施例１で作製した機能性シリンダ体の軸方向拡大断面写真である。
【図６】実施例２で作製した機能性シリンダ体の周面表面の拡大写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。なお、同一部材は同一符号で表される。
【００２９】
図１において、符号１０は、本発明の機能性シリンダ体の一つの実施の形態を示す。
【００３０】
機能性シリンダ体１０は、周面１２が磁性材料又は非磁性材料のいずれかで構成されてなるシリンダ体本体１４の前記周面１２に凹部１６が形成されることにより、凹部パターン１８と非凹部パターン２０とが形成された凹部付シリンダ体２２と、前記凹部パターン１８に埋設された磁性材料又は非磁性材料のいずれかからなる機能性パターン２４と、を有し、前記シリンダ体本体１４の周面１２が磁性材料で構成される場合は、前記凹部パターン１８に非磁性材料を埋設し、前記シリンダ体本体１４の周面１２が非磁性材料で構成される場合は、前記凹部パターン１８に磁性材料を埋設することにより、前記磁性材料の磁性パターンと前記非磁性材料の非磁性パターンとが隣り合わせに形成されてなる機能性シリンダ体である。
【００３１】
機能性シリンダ体１０を製造するにあたっては、図２によく示されるように、周面１２が磁性材料又は非磁性材料のいずれかで構成されてなるシリンダ体本体１４をまず準備する。
【００３２】
次に、前記シリンダ体本体１４の周面１２にレジストを塗布し、前記レジストをレーザ露光し、さらにエッチングを行うことなどによって、凹部１６を形成する。前記シリンダ体本体１４の周面１２に凹部１６を形成する方法については、例えば特許文献１〜４に開示された方法を採用することができる。このようにして、凹部付シリンダ体２２の凹部を形成する（図２（ａ））。
【００３３】
次に、前記形成された凹部付シリンダ体２２の凹部１６に、磁性材料又は非磁性材料のいずれかからなる機能性パターン２４を埋設することにより、前記磁性材料の磁性パターンと前記非磁性材料の非磁性パターンとが隣り合わせになるようにパターンを形成する（図２（ｂ））。このようにして本発明の機能性シリンダ体１０は完成する。
【００３４】
図２（ｂ）の例でいえば、例えば、前記シリンダ体本体１４の周面１２が銅などの非磁性材料で構成されている場合、かかる前記シリンダ体本体１４の周面１２にレジストを塗布し、前記レジストをレーザ露光し、さらに銅をエッチングすることによって、凹部１６が形成される。そして、ニッケルなどの磁性材料からなる機能性パターン２４を凹部１６に埋設すれば、凹部パターン１８に埋設された磁性パターンと、非磁性材料からなる非凹部パターン２０とが隣り合わせになる。なお、本発明では、凹部パターン１８に埋設される機能性パターンには、磁性材料からなるパターン又は非磁性材料からなるパターンのいずれも含まれる。
【００３５】
また、さらなる強度が必要な場合には、かかる機能性シリンダ体１０の表面にクロムやＤＬＣなどの公知の表面硬化被膜材料により、表面硬化被膜２６を形成し、図２（ｃ）に示されるような機能性シリンダ体１０´としてもよい。
【００３６】
なお、図示の例では、前記シリンダ体本体１４の例として、中実ロールを用いた例を示したが、中空ロールを用いてもよい。前記シリンダ体本体１４の材質は問わないが、その周面が磁性材料又は非磁性材料のいずれかで構成されている必要がある。
【００３７】
さらに、図１の例では、図３（ａ）のように、機能性パターンが線状に径方向に形成された例を示したが、図３（ｂ）のように、機能性パターンが線状に軸方向に形成された機能性シリンダ２８としてもよい。
【００３８】
次に、本発明の機能性シリンダ体１０の外周面近傍に磁束検知手段３０を配置した装置の模式図を図４に示す。図４において、磁束検知手段３０としては、磁束検出コイルを用いた例を示した。これにより、例えば、油圧シリンダやエアシリンダのピストンロッドに本発明の機能性シリンダ体１０を用いれば、ピストンロッドの位置を正確に検知することができるため、正確な位置検出や制御が可能となる。さらに、機能性パターンの幅は、例えば１〜１０００μｍ程度の様々な幅で作製できるため、ＭＥＭＳのような微細な製品にも適用できる。
【実施例】
【００３９】
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。【００４０】
（実施例１）
シリンダ体本体として、円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍであり、厚さ１０ｍｍのアルミニウム製の中空ロールを準備し、ＮｅｗＦＸ（株式会社シンク・ラボラトリー製全自動レーザ製版システム）を用いて、機能性シリンダ体の製造を行った。まず、被処理ロールである中空ロールを、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３０Ａ／ｄｍ2、６．０Ｖで８０μｍ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、基材となる均一な銅メッキ層を得た。この銅メッキ層の表面を２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。【００４１】
次いで、上記形成した銅メッキ層の表面に感光膜（サーマルレジスト：ＴＳＥＲ２１０４ Ｅ４（株式会社シンク・ラボラトリー製））を塗布（ファウンテンコーター）、乾燥した。得られた感光膜の膜厚は膜厚計（ＦＩＬＬＭＥＴＲＩＣＳ社製Ｆ２０、松下テクノトレーデイング社販売）で計ったところ、４μｍであった。ついで、画像をレーザ露光し現像した。上記レーザ露光は、Ｌａｓｅｒ Ｓｔｒｅａｍ ＦＸを用い露光条件５００ｍＪ／ｃｍ2で所定のパターン露光を行った。また、上記現像は、ＴＬＤ現像液（株式会社シンク・ラボラトリー製現像液）を用い、現像液希釈比率（原液１：水７）で、２４℃９０秒間行い、所定のレジストパターンを形成した。次いで、上記形成したレジストパターンをエッチングマスクとして、銅メッキ層を腐食した。腐食液には塩化第二銅液を用い、３５℃１００秒間スプレーにて行いた。次いで、水酸化ナトリウムを用い、希釈比率２０ｇ／Ｌで４０℃１８０秒間行い、レジストパターンのレジスト剥離を行った。【００４２】
このようにして、周面に凹部が形成されることにより、凹部パターンと非凹部パターンとが形成された凹部付シリンダ体を得た。凹部の開口幅は４０μｍ、深度は２０μｍであった。【００４３】
得られた凹部付シリンダ体をニッケルメッキ槽に装着し、該凹部付シリンダ体をメッキ液に全没させて２Ａ／ｄｍ2、６．０Ｖで凹部パターンに２０μｍのニッケルメッキを行ない機能性パターンを埋設した。非凹部パターンの表面にもニッケルメッキが施されたが、２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、非凹部パターン表面を露出させた。さらに、５μｍのクロムメッキを施し、機能性シリンダ体を得た。得られた機能性シリンダ体の軸方向拡大断面写真を図５に示す。【００４４】
（実施例２）
シリンダ体本体として、円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍであり、厚さ８ｍｍの鉄製の中空ロールを準備し、ＮｅｗＦＸ（株式会社シンク・ラボラトリー製全自動レーザ製版システム）を用いて、機能性シリンダ体の製造を行った。まず、被処理ロールである中空ロールの鉄層の表面に感光膜（サーマルレジスト：ＴＳＥＲ２１０４ Ｅ４（株式会社シンク・ラボラトリー製））を塗布（ファウンテンコーター）、乾燥した。得られた感光膜の膜厚は膜厚計（ＦＩＬＬＭＥＴＲＩＣＳ社製Ｆ２０、松下テクノトレーデイング社販売）で計ったところ、４μｍであった。ついで、画像をレーザ露光し現像した。上記レーザ露光は、Ｌａｓｅｒ Ｓｔｒｅａｍ ＦＸを用い露光条件５００ｍＪ／ｃｍ2で所定のパターン露光を行った。また、上記現像は、ＴＬＤ現像液（株式会社シンク・ラボラトリー製現像液）を用い、現像液希釈比率（原液１：水７）で、２４℃９０秒間行い、所定のレジストパターンを形成した。次いで、上記形成したレジストパターンをエッチングマスクとして、鉄層を腐食した。腐食液には塩化鉄液を用い、３５℃１００秒間スプレーにて行いた。次いで、水酸化ナトリウムを用い、希釈比率２０ｇ／Ｌで４０℃１８０秒間行い、レジストパターンのレジスト剥離を行った。【００４５】
このようにして、周面に凹部が形成されることにより、凹部パターンと非凹部パターンとが形成された凹部付シリンダ体を得た。凹部の開口幅は２０μｍ、深度は１０μｍであった。【００４６】
得られた凹部付シリンダ体を銅メッキ槽に装着し、該凹部付シリンダ体をメッキ液に全没させて１０Ａ／ｄｍ2、６．０Ｖで凹部パターンに１０μｍの銅メッキを行ない機能性パターンを埋設した。非凹部パターンの表面にも銅メッキが施されたが、２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、非凹部パターン表面を露出させた。得られた機能性シリンダ体の周面表面の拡大写真を図６に示す。
【符号の説明】
【００４７】
１０，１０´，２８：機能性シリンダ体、１２：周面、１４：シリンダ体本体、１６：凹部、１８：凹部パターン、２０：非凹部パターン、２２：凹部付シリンダ体、２４：機能性パターン、２６：表面硬化被膜、３０：磁束検知手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2016163197.tif 000008
【国際調査報告】
2016163197.tif 000009
2016163197.tif 000010
2016163197.tif 000011
2016163197.tif 000012