(57)【要約】【課題】  母型と電鋳膜の隙間の大きさに関わらず母型から離型し易い脱型方法を提供する。【解決手段】  円筒部材を成形する円筒状金属母型の一部分に絶縁材料を配置する工程と、前記円筒状金属母型の側面に前記絶縁材料によって穴形状を含むように電鋳膜を形成する工程と、前記穴形状を用いて、前記電鋳膜を前記円筒形状母型から離型する工程とを有することを特徴とする円筒部材の離型方法。絶縁材料が金属酸化膜、マスキングテ−プ、ゴム、レジストの何れか１つであってもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部材を成形する円筒状金属母型上に絶縁材料を配置する工程と、前記絶縁材料によって凹形状または穴形状を含むように、前記円筒状金属母型の側面に電鋳膜を形成する工程と、前記凹形状または穴形状を用いて、前記電鋳膜を前記円筒形状母型から離型する工程とを有することを特徴とする円筒部材の離型方法。
【請求項２】
複数の前記絶縁材料を前記母型の中心軸に対して点対称に配置することを特徴とする請求項１に記載の円筒部材の離型方法。
【請求項３】
複数の前記絶縁材料を前記円筒状金属母型の一端部側と、前記一端部側とは反対側の他端部側に配置し、前記電鋳膜を前記一端部側の穴形状と前記他端部側の穴形状を用いて脱型することを特徴とする請求項１または２に記載の円筒部材の離型方法。
【請求項４】
前記絶縁材料の厚さを前記電鋳膜の３倍以上の厚さとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の円筒部材の離型方法。
【請求項５】
前記電鋳膜は、前記母型の長手方向に沿って、前記電鋳膜の両端部側から前記穴形状に向かって連続的に膜厚を増加させた逆クラウン形状の膜厚分布を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の円筒部材の離型方法。
【請求項６】
前記絶縁材料が金属酸化膜、マスキングテ−プ、ゴム、レジストの何れか１つである請求項１〜５のいずれか一項に記載の円筒部材の離型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属母型へ電鋳法により形成された円筒部材を製造するに際して、母型からの電鋳膜の離型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電鋳プロセスにおいて、母型や電鋳金型等に電気メッキにより所定厚みの電鋳膜を形成後、母型から電鋳膜を離型する方法として離型被膜を形成する方法が主に用いられている。離型被膜の形成方法として、ワックスやグリ−スなどを塗布する機械的処理方法や１０％ＮａＯＨ溶液中での陽極電解やクロム酸溶液等の化学処理液により形成する化学的処理被膜方法等がある。
【０００３】
また、端面処理後に密着している電鋳膜内へ圧縮空気を供給することで離型を行う方法等（例えば特許文献１参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９８４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の離型方法では、圧縮空気等の流体を供給する隙間が必要となってしまう。例えば、電鋳膜を厚膜化や高強度化していくと、流体を供給する隙間が狭くなってしまう場合がある。
【０００６】
そこで本発明は母型と電鋳膜の隙間の大きさに関わらず母型から離型し易い脱型方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する為に、本発明の円筒部材の離型方法は、円筒部材を成形する円筒状金属母型の一部分に絶縁材料を配置する工程と、前記円筒状金属母型の側面に前記絶縁材料によって穴形状を含むように電鋳膜を形成する工程と、前記穴形状を用いて、前記電鋳膜を前記円筒形状母型から離型する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、母型から電鋳膜を容易に離型することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）本発明の実施形態にかかる離型方法に関する円筒部材及び絶縁処理の一例を示す断面図である。（ｂ）絶縁処理後の母型１の斜視図である。
【図２】円筒部材及び離型装置の離型時における断面図である。
【図３】実施例２における絶縁処理後の母型１の斜視図である。
【図４】絶縁処理材周辺の電鋳膜析出状態図である。
【図５】（ａ）実施例２の母型及び円筒部材の断面図である。（ｂ）実施例３の母型及び円筒部材の断面図である。
【図６】（ａ）実施例４の母型及び円筒部材の断面図である。（ｂ）実施例５における母型及び円筒部材の断面図である。
【図７】レジストを用いて形成した絶縁材料の形状断面図である。
【図８】実施例８における母型及び円筒部材の断面図である。
【００１０】
本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１（ａ）は本発明の実施形態における断面図を示しており、離型前の構成の一例である。円筒状金属性母型である母型１の両端部に絶縁リング２をセットする。そして、電鋳膜に対して穴形状を形成したい部分に対し、絶縁材料３を配置する処理を行う。その後、電鋳法により電鋳膜４を析出させることにより円筒部材を形成し、絶縁リング２及び、絶縁材料３を除去する。図１（ｂ）は、図１（ａ）の斜視図である。
【００１１】
図１（ａ）では、母型１の端部に電鋳膜４が形成されないように絶縁リング２を用いている。他の方法としては、母型１の端部を、例えば陽極酸化により絶縁膜が形成可能な金属材料であるアルミニウム、チタン、タングステンのような材料で構成してもよい。また、母型１の表面に陽極酸化可能な前述の金属材料からなる薄膜を形成し陽極酸化により表面を酸化しても良い。この場合は、側面ではなく底面にのみ陽極酸化可能な上記の金属材料からなる薄膜を形成し、陽極酸化により表面を酸化することもできる。
【００１２】
電鋳膜４（電析被膜）に対して穴を形成する部分に対して実施する絶縁処理に関しては、上記酸化膜による絶縁方法の他に、マスキングテ−プ、ゴム、レジスト等の絶縁材料を用いることもできる。
【００１３】
絶縁材料に関しては、電鋳浴の種類に応じて、耐酸性や耐アルカリ性に優れた材料を選定する必要がある。
【００１４】
マスキングテ−プであれば、例えば、優れた耐食性・耐熱性を持つポリイミド製のテ−プを用いることができる。マスキングテ−プであれば、母型１に対して、容易に絶縁処理を施すことができる。
【００１５】
また、電鋳膜に対して、付与したい穴形状が微小である場合や、複雑な形状を付与したい場合、寸法公差が厳しい場合等は、レジストを使用すれば良い。レジストに関しては、液状、フィルム状、電着レジスト等があるが、いずれを用いても良い。母型１への塗布に関しては、フォトリソグラフィ−法や印刷法を用いることで、マスキングテ−プでは形成が困難な形状の絶縁処理を施すことができる。
【００１６】
電鋳膜に対して穴を形成する部分に対して実施した絶縁材料の剥離に関しては、マスキングテ−プであれば、電鋳後の特別な処理は不要で、容易に剥離することができる。一方、レジストを用いる場合には、各種レジストに適合する剥離液を使用することで、容易に剥離することができる。
【００１７】
電鋳法で形成する電鋳膜の材質はニッケル、ニッケル−鉄、ニッケル−鉄−コバルト、ニッケル−コバルト、ニッケル−リン、ニッケル−鉄−リン合金等がある。その他、例えば、鉄、またはその合金、銅またはその合金、コバルトまたはその合金、タングステン合金、微粒子分散金属などを用いることもできる。母型１の材質としては鉄またはその合金、ステンレス合金、アルミまたはその合金、銅またはその合金、タングステン合金などに必要に応じて耐摩耗性や耐食性等の表面処理を施したものを適宜使用すれば良い。
【００１８】
被膜の厚さはベルトの形態として、１０〜１０００μｍであることが好ましい。１０μｍ以下では膜厚が薄すぎるため、離型時に電鋳膜が破れてしまう。１０００μｍ以上では、電鋳膜の応力が高くなりすぎるため、母型への密着性が高くなる。加えて、電鋳膜自体の剛性が強くなるため、離型時の抵抗が増し、離型時に電鋳膜が変形する。円筒部材を金型として使用する場合、１００μｍ未満では電鋳膜の剛性が不十分であり、金型として十分な耐久性が得られない。一方、１０００μｍ以上では、上記理由から離型が難しくなるという問題がある。よって、円筒部材を金型として使用する場合には、電鋳膜の厚さとしては、１００〜１０００μｍの範囲がより好ましい。
【００１９】
母型１に対して、絶縁リング２を両端から２５ｍｍの部分まで絶縁処理を施す。電鋳膜に穴形状を付与するため、図１（ｂ）に示すように、母型１の周方向に対して、点対称の位置となるように、９０°ピッチで、合計４か所、円形の絶縁材料３を配置する絶縁処理を施す。その後、母型１に電鋳処置を行い、絶縁処理を施していない部分に対して、電鋳ニッケル−鉄合金の電鋳膜４を形成する。絶縁材料を除去し、電鋳膜４を離型することで、穴を４か所備えた電鋳膜からなる円筒部材が得られる。このときの穴の形状は、大きすぎると円筒部材の剛性が小さくなり、小さすぎると、脱型するためにひっかけにくい、そのため、穴形状の直径の大きさは、母型１の直径の大きさに対して、０．０１〜０．０４が好ましい。より好ましくは、穴形状の直径の大きさは、母型１の直径の大きさに対して、０．０２５〜０．０３５が好ましい。
【００２０】
電鋳膜の組成として、ニッケル−鉄合金を用いた。ニッケル−鉄合金を用いた理由としては、ニッケル単体よりも硬度、引っ張り強度が上昇するため、電鋳金型として使用する際に優れた性能を示す為である。他にもニッケル−リン合金、ニッケル−鉄−リン合金、ニッケル−コバルト合金、ニッケル−鉄−コバルト合金等を選択することにより、金型として使用する際、ニッケル単体よりも優れた性能を示す。一方で、合金化されることにより、電鋳膜の応力調整が難しくなり、電鋳膜を母型から離型しにくくなる。そのため、複数の応力調整剤の添加や、薬品濃度を精密に維持する必要があり、めっき浴の管理が難しくなる。本発明を用いることで、めっき浴の複雑な管理をすることなく、容易に母型から電鋳膜を脱型することができる。
【００２１】
本発明における電鋳膜中の鉄含有量は１〜７０ｗｔ％である。硬度及び強度を高めるためには、５〜５０ｗｔ％とすることが好ましい。更に、電鋳膜に柔軟性を付与したい場合には、鉄含有量を１０〜３０ｗｔ％とすることがより好ましい。電鋳膜中の鉄含有量を１０〜３０ｗｔ％とすることで、硬度及び強度を高めつつ、柔軟性を付与することができる。
【００２２】
また、本発明における電鋳膜には、不純物として硫黄、炭素、マンガンが含まれる可能性が有る。しかし、硫黄含有量０．１ｗｔ％以下、炭素含有量０．０１ｗｔ％以下、マンガン含有量０．１ｗｔ％以下であれば、電鋳膜の物性に影響を与えないため、許容できる。また、熱膨張率を小さくする場合には、インバ−合金となる組成を選択することもできる。即ち、鉄に３６ｗｔ％のニッケルを加え、０．７ｗｔ％程のマンガンと、０．２ｗｔ%未満の炭素が含まれる。
【００２３】
電鋳膜４の被膜特性は下記のようになった。
【００２４】
＜電鋳ニッケル−鉄合金  被膜特性＞
硬度  Ｈｖ（０．１ｋｇ）５００〜６００
引っ張り強度  １５００〜２１００ＭＰａ
【００２５】
以下本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。但し本発明は係る実施例のみに限定されるものではない。
【００２６】
（実施例１）
実施例１において、母型１の寸法は、直径２００ｍｍ、長さ８５０ｍｍであり、両端から２５ｍｍの部分まで絶縁処理を施す。電鋳膜に穴形状を付与するため、図１（ｂ）の斜視図に示すように、直径６．５ｍｍの円の中心が上端部から１２５ｍｍに絶縁材料３を配置する。円形の絶縁材料３を母型１の中心軸を対称中心として、点対称の位置となるように、９０°ピッチで、合計４か所配置する絶縁処理を施す。その後、母型１に電鋳法を用いて、絶縁処理を施していない部分に対して、電鋳ニッケル−鉄合金の電鋳膜４を形成する。絶縁材料３を除去し、電鋳膜４を離型することで、長さ８００ｍｍ、内径２００ｍｍ、Φ６．５ｍｍの穴を４か所備えた円筒部材が得られる。
【００２７】
絶縁処理に関しては、母型１に形成される電鋳膜４の端部が垂直になるようなマスキング材を用いる。電鋳膜に対して穴を形成する部分にはマスキングテ−プを配置して絶縁処理を行い、膜厚３００μｍの電鋳ニッケル−鉄合金被膜を形成する。電鋳後、端面及び穴形状作製用のマスキング材を除去する。結果、電鋳ニッケル−鉄合金被膜は、電鋳端面が母型からほぼ垂直な形状となる。円形の絶縁処理を施した部分に関しては、Φ６．５ｍｍの穴形状が形成できる。
【００２８】
図２に示すように、固定治具５をΦ６．５ｍｍの穴に挿入し、電鋳膜４を固定する。離型装置には回転モ−タ−を取り付けており、母型を回転させながら引き上げることができる。電鋳膜を固定した状態で、モ−タ−を駆動し、母型を回転させながら上方向に引き上げると、母型１から電鋳膜４を離型することができる。
【００２９】
（実施例２）
図３に示すように、母型１両端に対して、直径６．５ｍｍの円の中心が上下端部から１２５ｍｍに配置するように絶縁材料３を配置する。円形の絶縁材料３を母型周方向に対して、母型の中心軸を対称中心として点対称となるように、９０°ピッチで、合計８か所配置して絶縁処理を施す。絶縁処理は実施例１同様にマスキングテ−プにて実施する。こうして円筒部材に８か所の穴形状を点対称な位置に付与することで、円筒部材を均等な力で固定することができ、母型が引き上げられる際の円筒部材の変形のリスクが低減する。実施例１同様に脱型処理を行うと、母型１から電鋳膜４を離型することができる。
【００３０】
（実施例３）
実施例１同様の絶縁処理を行う際、絶縁材料３の厚みを電鋳膜４の膜厚の３倍とする。絶縁処理は実施例１同様、母型１の上端から１２５ｍｍの高さにおいて、絶縁材料３を４か所配置する。電鋳処理においては、絶縁材料３付近には電流が集中し、絶縁処理部に向って電鋳膜厚が厚くなる。絶縁材料周辺の膜厚は、中心付近の膜厚の数倍にも及ぶことがある。そのため、絶縁処理材の厚みを電鋳膜厚と同等の厚みに設定すると、図４に示すように電鋳膜が絶縁処理材を乗り越えて析出してしまい、絶縁材料３を除去しにくい状態となる。絶縁材料が残ると、脱型時に母型１と円筒部材の界面に入り込み、脱型時の抵抗を高めてしまう。絶縁材料の厚みを電鋳膜の３倍とした結果、絶縁材料周辺の電鋳膜形状は垂直に形成されており、絶縁材料を確実に除去することができる。また、このようにして作製した電鋳膜４は、図５（ａ）に示すように絶縁材料に向かって膜厚が厚くなる。加えて、母型１端部の絶縁材料３に向かっても電鋳膜４は厚くなる。断面で見ると、絶縁材料３の上側と下側で、逆クラウン形状が２つ重なったような膜厚分布が合計２カ所形成される。実際には、絶縁材料３に向かって３次元的に膜厚が厚くなるため、図５（ａ）と直行する断面に関しても、電鋳膜４の厚みは厚くなる。また、実施例２のような絶縁処理を行うと、図５（ｂ）のような断面で見たときに、逆クラウン形状が２つ重なったような膜厚分布が合計３カ所形成される。実施例１同様に離型処理を行うと、母型１から電鋳膜４を離型することができる。
【００３１】
（実施例４）
実施例１同様の絶縁処理を行い、電鋳膜４に穴形状を付与する工程において、図６（ａ）のように、電鋳膜４の厚みが上方向から下方向に向けて薄くなるように電鋳処理を行う。本実施例においては、電鋳に使用する陽極材料のマスキングを最適化することで、電鋳膜４の膜厚を調整する。それ以外でも、補助電極の使用、母型への絶縁処理の調整等でも膜厚を調整することができる。円筒部材下側の厚みが薄くなるように電鋳処理を行うことで、下側の電鋳膜の応力が減少するため、初期の離型抵抗が減少する。離型工程においては、離型初期に最も抵抗がかかるため、下側の電鋳膜の応力を減少することで脱型性が改善する。本実施例においても、実施例３同様に、絶縁材料３に向かって膜厚が厚くなるため、穴形状を付与するために施した絶縁材料３の上下２か所において、クラウン形状が２つ重なったような膜厚分布が形成される。実施例１同様に離型処理を行うと、母型から電鋳膜４を離型することができる。
【００３２】
（実施例５）
図６（ｂ）に示すように、外径が下側に進むにつれ小さくなるような母型１を用いて電鋳膜４を形成する。絶縁処理は実施例１と同様である。このようにして円筒部材を形成する場合、離型が進み、母型が上側に引き上げられるにつれて、母型と円筒部材のクリアランスが大きくなるため、徐々に離型抵抗が少なくなる。実施例１同様に離型処理を行つと、母型１から電鋳膜４を離型することができる。
【００３３】
（実施例６）
電鋳膜４に穴形状を付与するための絶縁材料３として、レジストを用いた以外は、実施例１と同様である。レジストに関しては、電着レジストを用いる。レジスト膜の形成は、フォトリソグラフィ−法を用る。レジストの厚みは、電鋳膜４の３倍の厚さである９００μｍとする。レジストを用いて絶縁処理を行うことで、マスキングテ−プ等に比べ、高精度に絶縁処理を行うことができる。また、マスキングテ−プでは加工しにくい、複雑形状や微小な穴形状等も作製することができる。このようにして作製した電鋳ニッケル−鉄合金被膜に対して母型１からの離型処理を実施すると、実施例１同様に離型することができる。
【００３４】
（実施例７）
電鋳膜４に穴形状を付与するための絶縁材料３にレジストを用いると、絶縁処理の形状を任意に形成することができる。例えば、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、母型１表面から電鋳膜表面に向かって、厚みが連続的に変化するように絶縁材料３を形成し、脱型時に電鋳膜４を引っ張り易い穴形状を付与することができる。本実施例では、電着レジストを用い、マスクレス露光機を使用して露光処理を行い、現像処理を実施することで、図７（ａ）のレジスト形状を母型１上に形成する。その後、所定の厚みまで電鋳処理を行い、レジストを除去した結果、円筒部材に対して、連続的に寸法が変化する穴形状を付与することができた。また、図７（ｂ）のようにレジストを形成すれば、ステップ状の穴形状を作製することができる。図７（ｃ）のようにレジストを形成すれば、電鋳膜の先端形状を丸くすることができる。穴先端の電鋳形状が丸くなることで、脱型時に電鋳膜を引っ張る際に、電鋳膜にかかる負荷が分散されるため、電鋳膜の変形や破壊されるリスクが低減する。
【００３５】
（実施例８）
図８(ａ)に示すように、母型２１の端部のみ絶縁処理を行い、電鋳処理を開始する。５０μｍ程度、第一の電鋳膜２４を形成したところで電鋳処理を一旦中止する。この状態で電鋳槽から母型を取り出し、水洗・乾燥処理を行った後、図８(ｂ)に示すように、実施例１同様の絶縁処理を行う。その後、電鋳処理を再開するが、１度大気中にニッケルめっき膜を出してしまうと、めっき膜表面に強固な酸化被膜を形成してしまう。そのため、電鋳処理再開前には、酸洗浄により酸化被膜を十分に除去する必要がある。本実施例では、１０ｗｔ％程度の希硫酸水溶液中にで５分間浸漬した。その後、水洗処理を行い、絶縁材料２３を配置して、電鋳処理を再開し、２５０μｍ程度、第二の電鋳膜２５を形成することで、電鋳膜２４、２５の総厚を３００μｍとした。電鋳後、絶縁材料２３を除去することで、電鋳膜に凹形状を形成することができる。脱型時の引掛け部を凹み形状とすることで、脱型時に母型と引掛け治具の接触を防止することができる。そのため、脱型時に母型を傷つけるリスクを低減することができる。脱型時の引掛け部は、製品の仕様に応じて、凹形状か、貫通穴かを適宜選択すれば良い。
【００３６】
（他の実施例）
以下実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、これらは本発明をなんら限定するものでは無い。
【００３７】
実施例１〜８６で作製した電鋳膜は、搬送用のエンドレスタイプの樹脂ベルト成形用金型等に用いることができる。実施例１〜７の電鋳膜に形成した穴形状は、成形機等に取り付ける際の固定穴として使用することができる。電鋳膜に形成した穴形状を成形機等に取り付ける際の固定穴として利用すると、固定穴をあける加工の工程を減らすことができ、生産性に優れる。
【符号の説明】
【００３８】
１  母型
２  絶縁リング
３  絶縁材料
４  電鋳膜（円筒部材）
５  円筒部材固定具
６  母型固定具
７  駆動モ−タ−
２３  絶縁材料
２４  第一の電鋳膜
２５  第二の電鋳膜
【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】
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【図７】
2019044220.tif 000009
【図８】
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