(57)【要約】【課題】  フィルム状の対象物に対して、外力が加わらない非接触の状態を保持し、微細な削り作用による表面処理を効率よく行えるフィルム状の対象物の表面処理のための柱状バイトおよびそれを用いた表面処理装置を提供すること【解決手段】  柱状バイト２は外周に永久磁石２０を設けて磁界の発生源とし、駆動手段へ連係する。永久磁石２０は棒状本体の長手に延びる帯形状として外周に複数を配列させて設ける。研磨対象１に対して永久磁石２０を非接触に対面させ、周辺には磁気研磨液４を存在させる。駆動手段を起動することにより柱状バイト２には所定の運動動作を行わせ、周辺に存在する磁気研磨液４に生成した磁気クラスタ（磁気ブラシ）により流体研磨を行う。磁界発生源（２０）は棒状本体の長手に延びる帯形状なので磁界の作用領域が広くなり、広い面積に対して磁界の作用が発揮しフィルム状の研磨対象に好適に対応できる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状の対象物に対して非接触の状態を保ち、周辺に存在させた磁気ペーストを連動することにより微細な削り作用による表面処理を行う柱状バイトであって、
前記柱状バイトは、棒状本体の外周に永久磁石等の磁界発生源を複数設け、
当該磁界発生源は、前記棒状本体の長手に延びる帯形状とし、前記棒状本体の少なくとも一方端と連結した駆動手段の駆動により当該棒状本体が長手に沿う軸について所定の運動動作を行うことを特徴とするフィルム状の対象物の表面処理のための柱状バイト。
【請求項２】
請求項１に記載の柱状バイトと、当該柱状バイトへ連係して所定の運動動作を行わせる駆動手段とを備え、
前記柱状バイトは、前記対象物に対して前記磁界発生源が非接触に対面する配置とし、前記磁気ペーストには微細な削り作用を発揮する砥粒を混合しておき、当該磁気ペーストは前記対象物と前記柱状バイトとの間に存在させ、前記駆動手段を起動することにより前記柱状バイトには所定の運動動作を行わせ、前記磁界発生源の磁界により前記磁気ペーストに時間的に定常的あるいは変動的な磁界を加えて非接触の微細な削り作用による表面処理を行うことを特徴とする表面処理装置。
【請求項３】
前記柱状バイトが前記対象物に対して上方に位置する配置において、当該柱状バイトを上から覆う上部カバーを設け、その上部カバーにて動作時に飛び散る前記磁気ペーストを留めて下方へ滴下させるように構成したことを特徴とする請求項２に記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記柱状バイトが前記対象物に対して下方に位置する配置において、当該柱状バイトを下から覆う下部カバーを設け、その下部カバーにて動作時に飛び散る前記磁気ペーストを留めて下方へ流下させることを特徴とする請求項２に記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記磁気ペーストの組成は、前記砥粒はフェライト粒子や金属粒子などの磁性を有する磁性粒子とすることを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属リボンや樹脂フィルムなどのフィルム形状体の表面処理のための柱状バイトおよびそれを用いた表面処理装置に関するもので、より具体的には、薄膜で比較的に幅が大きいフィルム形状体などの対象物に対して、微細な削り作用のためのバイトの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属リボンや樹脂フィルムなど、薄膜で比較的に幅が大きいフィルム形状体にあっては、製造の際には表面性状の改質を行う表面処理が必要であり、その表面について研磨や洗浄および清浄等の表面処理が行われている。
【０００３】
表面処理の一つには鏡面仕上げがあり、上述したフィルム形状体でも重要な表面処理となる。つまり、部材表面の鏡面仕上げは外観の美しさを得ることはもちろん、コーティング等の仕上げ工程前の下地作りといった目的から重要となっている。
【０００４】
しかし、フィルム形状体は薄膜であるため、わずかな力ですぐにシワができ、扱いが難しいという問題がある。例えばポリッシングパッドなどの工具を研磨対象面に接触させる加工方法は、抑え力を加えることから対象物に大きな応力が生じ、鏡面仕上げの加工が適正には行えない。
【０００５】
鏡面仕上げを行い得る精密研磨の技術として、いわゆる磁気研磨法と呼ばれる技術が知られている。これは、磁性流体（ＭＦ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｌｕｉｄ）や磁気粘性流体（ＭＲＦ：Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｆｌｕｉｄ）を研磨粒子と混合させ、磁界により混合液を運動させることで研磨を行っている。
【０００６】
研磨バイトには永久磁石を備え磁界発生源とし、その研磨バイトの周りに磁気研磨液（ペースト材料）を付着させると、磁気吸引力によりＭＦやＭＲＦ中の強磁性粒子（例えば、鉄粒子），マグネタイト粒子が、多数凝集して磁気クラスタを形成する。この磁気クラスタは、磁束に沿うので研磨対象に対立して針状に多数が立ち並ぶ態様を採る。よって、磁気研磨液が研磨バイトに付着して磁気ブラシとなる。
【０００７】
磁気ブラシあるいは研磨対象が回転動作することにより、両者間の相対運動により磁気ブラシが研磨対象の表面を接触した状態で移動する。その結果、研磨対象の表面の凹凸は研磨粒子を伴う磁気ブラシが研磨し、より平滑な表面を得ることができ、非接触の流体研磨が行える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、磁気研磨法による場合、フィルム形状体は薄膜である上に比較的に幅が大きいことから、単純に適用したのでは効率が上がらない問題があり、研磨に時間がかかり改善の要求がある。
【０００９】
この発明は上述した課題を解決するもので、その目的は、薄膜で比較的に幅が大きいフィルム形状体などの対象物に対して、外力が加わらない非接触の状態を保持し、微細な削り作用による表面処理を効率よく行うことができるフィルム状の対象物の表面処理のための柱状バイトおよびそれを用いた表面処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するために、本発明に係るフィルム状の対象物の表面処理のための柱状バイトは、フィルム状の対象物に対して非接触の状態を保ち、周辺に存在させた磁気ペーストを連動することにより微細な削り作用による表面処理を行うものであって、柱状バイトは棒状本体の外周に永久磁石等の磁界発生源を複数設け、当該磁界発生源は棒状本体の長手に延びる帯形状とし、棒状本体の少なくとも一方端と連結した駆動手段の駆動により当該棒状本体が長手に沿う軸について所定の運動動作を行う構成にする（請求項１）。
【００１１】
また、上記柱状バイトを用いた表面処理装置は、その柱状バイトと、当該柱状バイトへ連係して所定の運動動作を行わせる駆動手段とを備え、柱状バイトは対象物に対して磁界発生源が非接触に対面する配置とし、磁気ペーストには微細な削り作用を発揮する砥粒を混合しておき、当該磁気ペーストは対象物と柱状バイトとの間に存在させ、駆動手段を起動することにより柱状バイトには所定の運動動作を行わせ、磁界発生源の磁界により磁気ペーストに時間的に定常的あるいは変動的な磁界を加えて非接触の微細な削り作用による表面処理を行う構成にする（請求項２）。
【００１２】
また、柱状バイトが対象物に対して上方に位置する配置において、当該柱状バイトを上から覆う上部カバーを設けて、動作時に飛び散る磁気ペーストを留めて下方へ滴下させる構成にすることができる（請求項３）。
【００１３】
また、柱状バイトが対象物に対して下方に位置する配置において、当該柱状バイトを下から覆う下部カバーを設けて、動作時に飛び散る磁気ペーストを留めて下方へ流下させる構成にすることができる（請求項４）。
【００１４】
また、磁気ペーストの組成において、砥粒はフェライト粒子や金属粒子などの磁性を有する磁性粒子とすることもよい（請求項５）。
【００１５】
したがって本発明では、磁気研磨のための柱状バイトはその外周に永久磁石等の磁界発生源を複数設け、当該磁界発生源は棒状本体の長手に延びる帯形状とすることから、対象物と非接触に対面する磁界の作用領域が広くなる。このため、広い面積に対して磁界の作用が行え、フィルム状の対象物に好適に対応できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る柱状バイトでは、その外周に永久磁石等の磁界発生源を複数設け、当該磁界発生源は棒状本体の長手に延びる帯形状とすることから、対象物と非接触に対面する磁界の作用領域が広くなる。このため、広い面積に対して磁界の作用が発揮し、フィルム状の対象物に好適に対応できる。したがって、本発明に係る柱状バイトおよびそれを用いた表面処理装置によれば、薄膜で比較的に幅が大きいフィルム形状体などの対象物に対して、外力が加わらない非接触の状態を保持し、微細な削り作用による表面処理を効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１，図２は、本発明の第１の実施の形態を示している。本形態において、表面処理装置は、磁界発生源（永久磁石２０）を有する柱状バイト２を備える。研磨対象１は支持台３に固定し、その研磨対象１に対して柱状バイト２が非接触に対面する配置とし、研磨対象１との間に磁気ペースト（磁気研磨液４）を存在させ、柱状バイト２にはこれと連係させた駆動手段５を起動することにより所定の運動動作を行わせ、磁気研磨液４に生成した磁気クラスタにより流体研磨を行うようになっている。
【００１８】
研磨対象１としては、金属リボンや樹脂フィルムなど、厚さ数十μｍから数百μｍ程度の薄膜で比較的に幅が大きいフィルム形状体を想定している。柱状バイト２は、棒状本体の外周に永久磁石２０を設けて磁界の発生源としている。この磁界発生源とする永久磁石２０は、棒状本体の長手に延びる帯形状とし、外周に複数個配列させている。磁界発生源としては永久磁石２０に限らず、例えば電磁石などでも適用でき、磁気研磨液４に対して磁界を作用し得るものであればよい。発生する磁界は、時間的に定常的である必要はなく、時間的に変動的な磁界を発生させてもよい。また、柱状バイト２は、本形態では断面形状を円形状とするが、これに限らず、例えば４角形状や多角形状としてもよい。
【００１９】
駆動手段５は、柱状バイト２の少なくとも一方端と連結し、当該駆動手段５を起動することにより柱状バイト２には長手に沿う軸について所定の回転動作を行わせる。あるいは回転動作ではなく、例えば正転，逆転の動作を交互に繰り返す往復動作を行わせるなど、適宜な運動動作を行うようにしてもよい。駆動手段５としては例えばＮＣ工作機を用いればよく、ボール盤，旋盤，ＮＣ旋盤，フライス盤などの回転軸（チャック部）に柱状バイト２の軸部を取り付けして着脱を行うようにする。また、支持台３に対して振動駆動のための駆動手段を連結し、その駆動手段の駆動により支持台３を振動動作させるようにすることもできる。
【００２０】
磁気研磨液４は、磁性粒子および溶媒との２成分を含む。溶媒には植物油脂などを用いている。この磁気研磨液４は研磨対象１と柱状バイト２との狭間へ供給手段により供給するようになっている。
【００２１】
磁性粒子としては、フェライト粒子や鉄粉等の金属粒子などを用いることができる。フェライト粒子は、酸化鉄を主成分とするセラミックスであり大半が強磁性を示し、磁化を持つため、磁界をかけることで当該粒子は磁気クラスタを形成する。鉄粉等の磁化し得る金属粒子でも同様であり、磁界をかけることで当該粒子は磁気クラスタを形成する。そして、セラミックスであるフェライト粒子や鉄粉等の金属粒子は、研磨対象１のフィルム形状体等に対しては十分に硬く、よって研磨のための砥粒として機能させることができ、磁気クラスタそのものが、緻密な削り作用による表面処理を行うための磁気ブラシとなる。また、研磨粒子自体が磁性をもつことにより、吸着効果が高くなり、飛散を防止することができる。
【００２２】
柱状バイト２の運動動作は、上述したように単なる回転動作や正転，逆転を繰り返す往復動作など、所定の運動動作を行わせる。このとき、柱状バイト２の周辺には磁気研磨液４を供給しておき、そして研磨対象１には、支持台３を振動動作させることにより所定の振動動作を行わせることもよい。
【００２３】
柱状バイト２と研磨対象１との間には磁気研磨液４が存在し、当該磁気研磨液４はフェライト粒子や鉄粉など磁性粒子を含み、永久磁石２０により磁気研磨液４に時間的に定常的あるいは変動的な磁界が加わると磁気クラスタが生成する。つまり、磁気研磨液中のフェライト粒子や鉄粉など磁性粒子が、磁気吸引力により多数凝集して磁気クラス夕となる。そして前述したように、フェライト粒子や鉄粉など磁性粒子は研磨のための砥粒として機能し、磁気クラスタそのものが、緻密な削りを行う磁気ブラシとなる。磁気ブラシは、磁束に沿って研磨対象１に対立して針状に多数が立ち並び、砥粒作用を行うフェライト粒子が研磨対象１の表面に抑えつけられる。このとき、柱状バイト２と研磨対象１とは相対運動することから、フェライト粒子は研磨対象１の表面上を接触しつつ運動して緻密な削りを行う。よって、緻密な削り作用による表面処理を行うことができる。
【００２４】
このように、磁気研磨のための柱状バイト２はその外周に永久磁石２０による磁界発生源を複数設け、当該磁界発生源（２０）は棒状本体の長手に延びる帯形状とすることから、研磨対象１と非接触に対面する磁界の作用領域が広くなる。このため、広い面積に対して磁界の作用が発揮し、幅が大きいフィルム形状体などの研磨対象１に対して好適に対応できる。
【００２５】
したがって、薄膜で比較的に幅が大きいフィルム形状体などの対象物に対して、外力が加わらない非接触の状態を保持し、微細な削り作用による表面処理を効率よく行うことができる。
【００２６】
上述したように、磁気研磨液４は組成をフェライト粒子や鉄粉など磁性粒子および溶媒を含むものとするので、フェライト粒子や鉄粉など磁性粒子は、いわゆる磁気研磨において磁気クラスタを形成する機能と、研磨のための研磨材（砥粒）の機能を発揮することになる。すなわち、磁気クラスタそのものが、緻密な削りを行う磁気ブラシとなり、砥粒であるフェライト粒子や鉄粉など磁性粒子は永久磁石２０の磁界により磁気ブラシ内に留まり染み出すことがない。したがって、加工面の汚染がなく、砥粒の減少がないため、緻密な削り作用による表面処理を高効率に行うことができる。
【００２７】
そして、フェライト粒子や鉄粉など磁性粒子が磁化を持ち、これによる磁気クラスタそのものが研磨のための磁気ブラシとなるので、磁気バイトにつく磁気ブラシの付着度が高くなり、柱状バイト２に連動する磁気ブラシのレスポンスが向上し、これによっても研磨効率が高くなる。
【００２８】
また、研磨対象１の表面に有機物などの汚れが付着している場合、有機物は当該研磨対象１と硬度が同程度であるため削り取ることが容易であり、フェライト粒子や鉄粉など磁性粒子による磁気ブラシの緻密な削り作用によって簡単に除去することができ、研磨対象１の表面を傷つけることなく表面処理としていわゆる洗浄が行える。
【００２９】
（実験による検証）
図１，図と２に示す表面処理装置により試料の研磨を行った。つまり、表面処理に関する本発明の効果を実証するため、所定の研磨条件において研磨対象の研磨を行い、研磨後の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）を評価した。
【００３０】
磁気研磨液４は組成として、鉄粉，植物油脂あるいは水，樹脂剤とを用い、これらを均一に混合することにより２種類を調製した。つまり、磁気研磨液Ｓは溶媒を植物油脂としたもの、磁気研磨液Ｌは溶媒を水としたものである。
【００３１】
研磨対象１は、Ａｇを圧延して形成した厚さ５０μｍのフィルム形状体とし、その表面の研磨を行った。この研磨対象１に対して、柱状バイト２の位置を間隔１．０ｍｍで対面する状態に調整し、研磨対象１には支持台３上で速度２０ｍｍ／ｓｅｃの往復運動を行わせ、柱状バイト２には回転数５００ｒｐｍの回転動作を行わせた。
【００３２】
研磨時間を変えて測定を行ったところ、表面粗さＲａについて、表１および図３に示す結果を得た。
【表１】
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【００３３】
表１および図３から明らかなように、研磨時間が１０分程度で表面粗さＲａは２５ｎｍから２９ｎｍ程度を得ており、表面の研磨を良好に行うことができる。その結果、鏡面仕上げ等の表面処理を効率よく良好に行えることを確認した。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態を示している。本形態において、表面処理装置は、柱状バイト２が研磨対象１に対して上方に位置する配置を採り、柱状バイト２を上から覆う上部カバー６を設け、動作時に飛び散る磁気研磨液４を留めて下方へ滴下させる構成になっている。第１実施形態と同様な構成には同一符号を付してあり、その説明を省略する。
【００３５】
研磨対象１はフィルム形状体であり、これは上流側の供給ロール７から繰り出して下流側の巻き取りロール８に巻き取るようになっている。これには複数のガイドローラ９を、支持台３を中央にして上流側，下流側に適宜に配置してあり、搬送路には上流側に磁気研磨液４を吐出させる供給ノズル１０を配置し、下流側には洗浄液を吐出させる洗浄ノズル１１を配置している。
【００３６】
磁気研磨の際には、磁気研磨液４は磁界発生源２０の磁界により柱状バイト２の当該部位に多くが留まるが、柱状バイト２の運動動作に伴って飛び散りが生じる。この場合、飛び散った磁気研磨液４は上部カバー６に当たり留められて下方へ滴下し、研磨対象１上に付着するので再度の供給が始まる。したがって、飛び散った磁気研磨液４を循環的に再利用することができ、磁気研磨を効率よく行える。その結果、薄膜で比較的に幅が大きいフィルム形状体などの対象物に対して、微細な削り作用による表面処理の作業をより高効率に行うことができる。
【００３７】
（第３の実施の形態）
図５は本発明の第３の実施の形態を示している。本形態において、表面処理装置は、柱状バイト２が研磨対象１に対して下方に位置する配置を採り、柱状バイト２を下から覆う下部カバー１２を設けて、動作時に飛び散る磁気ペーストを留めて下方へ流下させる構成になっている。上述した他の実施形態と同様な構成には同一符号を付してあり、その説明を省略する。
【００３８】
この場合、柱状バイト２を研磨対象１の下方（裏側）へ配置しているので、飛び散った磁気研磨液４は下部カバー１２に当たり留められて滴下し、下部カバー１２の底部分に溜まり、磁気研磨液４の溜まりレベルが所定以上になると、当該溜まり部位へ柱状バイト２が接触するので運動動作中の柱状バイト２表面へ付着して再度の供給が始まる。したがって、飛び散った磁気研磨液４を循環的に再利用することができ、磁気研磨を効率よく行える。その結果、薄膜で比較的に幅が大きいフィルム形状体などの対象物に対して、微細な削り作用による表面処理の作業をより高効率に行うことができる。
【００３９】
（第４の実施の形態）
図６は本発明の第４の実施の形態を示している。本形態において、表面処理装置は、柱状バイト２を２つ備え、研磨対象１に対して上方および下方とにそれぞれ配置し、研磨対象１の表裏を同時に流体研磨する構成になっている。そして、上方に位置する柱状バイト２は上部カバー６を設けて上から覆い、動作時に飛び散る磁気研磨液４を留めて下方へ滴下させ、下方に位置する柱状バイト２は下部カバー１２を設けて下から覆い、動作時に飛び散る磁気ペーストを留めて下方へ流下させるようになっている。上述した他の実施形態と同様な構成には同一符号を付してあり、その説明を省略する。
【００４０】
この場合、柱状バイト２を研磨対象１の裏表に配置するので、表裏両面を同時に研磨することができる。そして、研磨対象１の表面側では、飛び散った磁気研磨液４は上部カバー６に当たり留められて下方へ滴下し、研磨対象１上に付着するので再度の供給が始まる。また、研磨対象１の側方から下方へ滴下する分は、下部カバー１２へ向かう。研磨対象１の裏面側では、飛び散った磁気研磨液４は下部カバー１２に当たり留められて滴下し、下部カバー１２の底部分に溜まり、溜まりレベルが所定以上になると、運動動作中の柱状バイト２表面へ付着して再度の供給が始まる。
【００４１】
したがって、飛び散った磁気研磨液４は、研磨対象１の表面側，裏面側の両面において循環的に再利用することができ、磁気研磨を効率よく行える。その結果、薄膜で比較的に幅が大きいフィルム形状体などの対象物に対して、微細な削り作用による表面処理の作業をより高効率に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る表面処理装置の第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す表面処理装置の側面図である。
【図３】研磨時間と表面粗さとの関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る表面処理装置の第２の実施の形態を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る表面処理装置の第３の実施の形態を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る表面処理装置の第４の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  研磨対象（対象物）
２  柱状バイト
２０  永久磁石（磁界発生源）
３  支持台
４  磁気研磨液（磁気ペースト）
５  駆動手段
６  上部カバー
７  供給ロール
８  巻き取りロール
９  ガイドローラ
１０  供給ノズル
１１  洗浄ノズル
１２  下部カバー
【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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