(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板表面に線状溝を形成する方法であって、
前記鋼板表面にレジストを塗布するレジスト塗布工程と、
前記鋼板の圧延方向を横切る方向に延びる直線上を走査させながら、該鋼板の表面に対してエネルギービームを照射することによって、前記レジストが変質したレジスト変質部を形成するとともに、前記レジストが除去されて該鋼板の表面が露出したレジスト除去部を前記直線上に間隔を開けて形成する、エネルギービーム照射工程と、
エッチングを行って前記エネルギービームが照射された領域に線状溝を形成するエッチング工程とを有し、
前記エネルギービーム照射工程が、前記鋼板の圧延方向に周期的に行われ、
前記レジスト除去部の、前記エネルギービームの走査方向における長さが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、
前記直線上における隣接する前記レジスト除去部の間の距離が１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である、鋼板表面に線状溝を形成する方法。
【請求項２】
前記エネルギービームがレーザーであり、
前記レジスト塗布工程において、レジストの塗布厚が２．０μｍ以上である厚膜部と、レジストの塗布厚が１．０μｍ以下である薄膜部とが形成され、
前記エネルギービーム照射工程において、前記薄膜部が前記レジスト除去部となる、請求項１に記載の鋼板表面に線状溝を形成する方法。
【請求項３】
前記レジスト塗布工程におけるレジストの塗布が、グラビアロールを用いたグラビア印刷によって行われ、
前記グラビアロールが、その表面に、前記厚膜部を形成するための下記パターンＡと、前記薄膜部を形成するための下記パターンＢとを有する、請求項２に記載の鋼板表面に線状溝を形成する方法。
記
パターンＡ：メッシュ長さＬのグラビアセルが、２Ｌ以下の間隔で等間隔に配置されたパターン
パターンＢ：セルが無いパターン、または体積がパターンＡにおけるセルの１／２以下であるセルが等間隔に配置されたパターン
【請求項４】
前記エネルギービーム照射工程における前記レーザーの照射が、
前記鋼板表面において該レーザーの走査方向と直交する方向におけるレーザーの径：０．４ｍｍ以下、
出力：１５００Ｗ以下、かつ
単位走査長さ当たりの照射エネルギー：５Ｊ／ｍ以上６０Ｊ／ｍ以下、
の条件で行われる、請求項２または３に記載の鋼板表面に線状溝を形成する方法。
【請求項５】
前記エネルギービームが、加速電圧４０ｋＶ以上の電子ビームであり、
前記レジスト塗布工程において、レジストの塗布厚が２．０μｍ以下であり、
前記エネルギービーム照射工程において、電子ビームの走査速度を制御して、前記レジストが除去されて前記鋼板の表面が露出するまで電子ビームを照射することによって前記レジスト除去部を形成する、請求項１に記載の鋼板表面に線状溝を形成する方法。
【請求項６】
前記エネルギービーム照射工程において、前記レジスト除去部を形成する位置における電子ビームの走査速度Ｖ1が、それ以外の位置における電子ビームの走査速度Ｖ2未満である、請求項５に記載の鋼板表面に線状溝を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板表面に線状溝を形成する方法に関するものであり、特に、均一な形状の線状溝を安定して形成することのできる線状溝形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気特性に優れる方向性電磁鋼板は、主に変圧器の鉄心用材料として用いられており、変圧器のエネルギー使用効率向上のため、その低鉄損化が求められている。方向性電磁鋼板を低鉄損化する手法としては、鋼板中の二次再結晶粒をＧｏｓｓ方位に高度に揃える方法（先鋭化）や、被膜張力を増大させる方法、鋼板の薄手化などに加えて、鋼板の表面加工による方法が知られている。
【０００３】
鋼板の表面加工による鉄損低減技術は、鋼板の表面に対して物理的な手法で不均一歪を導入し、磁区の幅を細分化して鉄損を低減するというものであり、その一つに、仕上焼鈍済みの鋼板表面に歯型ロールを用いて溝を形成する方法がある。この方法によれば、溝を形成することによって鋼板表面の磁区を細分化し、鋼板の鉄損を低減することができる。また、溝形成後に歪取り焼鈍等の熱処理を行った場合でも、導入した溝が消失しないため、鉄損低減効果が保持されることが分かっている。しかし、この方法には、歯型ロールの摩耗が激しいため溝形状が不均一になりやすいことに加え、歯型ロールの摩耗を抑制するためにロールを高温化したり潤滑剤を塗布したりすると製造コストが増大するという問題があった。
【０００４】
そこで、歯型ロールのような機械的手段によらず、エッチングによって鋼板の表面に線状溝を形成する方法が開発されている。具体的には、フォルステライト被膜が形成される前の鋼板表面にレジストインキをパターン状に塗布した後、前記レジストインクが塗布されていない部分を、電解エッチング等の方法によって選択的にエッチングすることによって鋼板表面に溝が形成されるというものである。この方法では、装置の機械的な摩耗がほとんど無いため、歯型ロールを用いる方法に比べてメンテナンスが容易である。
【０００５】
ところで、このような線状溝が形成された鋼板の磁気特性は、線状溝の形状に大きく影響されることが知られている。それも、溝の深さや幅だけでなく、溝断面の曲率といった詳細な形状が鉄損に影響することが分かっている。そのため、上述したエッチングによる方法で線状溝を形成する際に、エッチングマスクとして機能するレジストの形状にばらつきがあると、溝形状にばらつきが生じ、その結果、鋼板の磁気特性がばらついてしまう。そこで、エッチングによって線状溝を形成する方法において、レジストの塗布精度を向上させて、鋼板の磁気特性のばらつきを抑制する技術が提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１では、レジストを塗布する際の、レジストインキと鋼板の温度を一定に制御することによって、均一な形状の線状溝を形成する技術が提案されている。温度を一定とすることによってレジストインキの粘性の変動が抑制され、その結果、溝形状のばらつきが抑制される。
【０００７】
特許文献２では、レジストの塗布をグラビアオフセット印刷で行う際に、使用するレジストインキの粘度や、グラビアロールのメッシュパターン等の条件を特定の範囲に制御する技術が提案されている。これにより、グラビアロールの表面に形成されたグラビアセルに起因する網点の発生を抑制し、レジストパターンの精度を向上させることができる。
【０００８】
また、電磁鋼板以外の分野においては、レーザーを用いてレジストのパターニングを行う技術も提案されている。例えば、特許文献３では、プリント配線板や電気コネクタ等の製造においてメッキやエッチングを行う際に、材料表面に塗布したレジストインクを低出力のレーザーで除去することによってマスクとして用いるレジストパターンを形成する方法が示されている。
【０００９】
特許文献４には、金属−セラミックス接合回路基板の製造において、金属−セラミックス接合基板の回路用金属板および金属ベース板の表面を覆うようにレジストを形成し、このレジストにレーザーを照射することによりレジストの不要部分を除去する方法が提案されている。レーザーによるレジスト除去が終了した後、露出した金属をエッチングすることにより回路パターンが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−２７９６４６号公報
【特許文献２】特開平０７−０３２５７５号公報
【特許文献３】特表平０４−５０３７１８号公報
【特許文献４】特開２０１３−０３０５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１、２で提案されている方法によれば、レジストの形状精度に一定の改善が見られるものの、これらの方法によって形成された線状溝においても依然として形状のばらつきがあった。その理由は、以下のように考えられる。
【００１２】
エッチングによって鋼板表面に線状溝を形成するためには、エッチングレジストをパターン状に塗布する必要がある。前記レジストの塗布には、原理的には各種の塗布方法を用いることが可能であるが、長尺基材への連続的な塗布に適し、鋼板のように硬質な基材に対しても安定して塗布が可能なグラビアオフセット印刷法が一般的に用いられる。
【００１３】
図１１は、グラビアオフセット印刷に用いられるグラビアオフセット印刷装置１００の一般的な構成を表す概略図である。グラビアオフセット印刷では、まず、ピックアップロール１０１を用いてインキ１０２がグラビアロール１０３の版面に塗布される。グラビアロール１０３の版面には、インキを保持するための凹部であるグラビアセル１０４が形成されており、該セル以外の部分に付着したインキは、ドクターブレード１０５によって除去される。次いで、前記塗料は、さらにオフセットロール１０６の表面に一旦転写された後、さらに被印刷物１０７の表面に転写される。
【００１４】
方向性電磁鋼板の表面にエッチングによって線状溝を形成するためには、上記印刷法を用いて、エッチングマスクとして機能するレジストパターンを形成すればよい。前記レジストパターンの一例を、図１２に示す。この例においては、鋼板１１０の表面に、レジスト１１１が、圧延方向に周期的に塗布されている。レジストが塗布された部分の間には、レジストが塗布されていない非塗布部１１２が設けられており、この部分では、前記鋼板の表面が露出している。したがって、前記鋼板に対してエッチングを施すと、前記非塗布部における鋼板表面が選択的にエッチングされ、線状溝が形成される。
【００１５】
しかし、本発明者らの検討の結果、グラビアオフセット印刷等の印刷法によって形成されるレジストパターンを、図１２に示したような理想的な形状とすることは困難であり、実際のレジストパターンは、図１３に示すような形状となっていることが分かった。すなわち、レジストを塗布した部分と非塗布部との境界は、その断面が、図１３に示すようになだらかになっており、また、その形状は位置によって異なっていた。その結果、鋼板の上方から見た非塗布部１１２の形状は、図１２に示したように完全な直線状とはならず、ばらつきを有していた。
【００１６】
このばらつきは、特許文献１に記載されているようなレジストインキと鋼板の温度制御を行っても、完全には解消することができないことから、グラビアオフセット印刷によるレジストパターン形成においては避けがたいものであると考えられる。すなわち、グラビアオフセット印刷におけるグラビアロールから鋼板表面へのレジストインキの転写は、上述したようにオフセットロールを経由して行われる。その際、オフセットロール表面に転写されたレジストインキの形状は、図１４に示すようにロールの外側を向いた凸型のお椀形状となる。そして、その結果、レジストインキが鋼板表面に転写されてできるレジストパターンの端面は、図１３で説明したようになだらかなものとなる。さらに、前記レジストインキの形状は、グラビアセル形状のばらつきの影響を受けるため、場所によって異なる形状となる。
【００１７】
そこで、上記のようなグラビアオフセット印刷における問題を回避するために、特許文献３、４に記載されているように、レーザー等のエネルギービームを用いてレジストパターンを形成することが考えられる。すなわち、グラビアロールを用いた印刷によってレジストパターンを直接形成することに代えて、鋼板表面全体に均一にレジストを塗布した後に、塗布が不要な部分にエネルギービームを照射することによってレジストを瞬時に蒸発あるいは昇華させ、照射された部分のレジストを選択的に除去するのである。このような方法であれば、レジストが除去される部分の形状が、グラビアセルのばらつき等の影響を受けることがないため、均一な形状の線状溝を形成できると期待される。
【００１８】
しかし、エネルギービームによってレジストを除去する場合、除去されたレジストがエネルギービーム照射装置の光学系に付着して、ビーム性状を損なってしまうという問題がある。例えば、エネルギービームによって除去されるレジストの寸法を、ビームの走査１回当たり、長さ１０００ｍｍ×幅０．１ｍｍ×厚さ０．００３ｍｍとし、１時間当たり４４４回の除去が行われる（レジスト除去部の圧延方向における間隔３ｍｍ、ライン速度８０ｍｐｍの場合に相当）とすると、１時間当たり１３３ｍｍ3ものレジストが気化することとなる。気化したレジストの一部がビーム照射装置の光学系等に付着するとビームが遮蔽されるため、レジスト付着量の増加に伴って経時的にビーム性状が変化する。ビーム性状が経時変化すると、それに伴ってレジストパターンの形状が変化するため、最終的に得られる電磁鋼板の磁気特性がばらつくこととなる。
【００１９】
このような気化したレジストの影響を防ぐ方法としては、エネルギービームの照射部に気流を発生させ、レジストが気化して生じたヒュームを回収する方法が考えられる。しかし、多量のヒュームを確実に回収するために風速を増大させると、鋼板が振動し、フォーカスずれが発生する。エネルギービームのフォーカスがずれるとレジストの除去量がばらつくため、エネルギービームを用いているにも関わらず、均一なレジストパターンを形成することができない。反対に、鋼板の振動を防ぐために風速を小さくすると、ヒュームの回収効率が低下し、ビーム性状の経時変化を十分に抑制できず、頻繁に装置のメンテナンスが必要となることに加えて、加工室内に浮遊したヒュームによってビームが遮蔽されてしまうといった問題が生じる。
【００２０】
このように、エネルギービームによるレジスト除去を、単純に鋼板表面に線状溝を形成するためのレジストパターン形成に利用しようとしても、均一な形状の線状溝を安定して得ることができないという問題があった。
【００２１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、エッチングを利用して鋼板表面に線状溝を形成する方法であって、均一な形状の線状溝を、安定して形成することのできる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】
【００２２】
本発明者らは、エッチングによる線状溝の形成方法におけるレジスト除去についてさらなる検討を行った結果、以下の知見を得た。
（１）レジストにエネルギービームを照射することによって、レジストを変質させ、鋼板とレジストとの密着性を低下させることができる。
（２）レジストを除去して鋼板を露出させた部分の周囲に、変質したレジストが存在すると、エッチングの際に該レジストと鋼板との間にエッチング液が浸入し、該レジストに覆われていた部分の鋼板もエッチングされる。
（３）上記（１）および（２）の現象を利用すれば、線状溝を形成する部分すべてのレジストをエネルギービームによって除去することなく、エッチングによって線状溝を形成することができる。
【００２３】
以上の知見に基づき、レジストパターンの形成条件について詳細な検討を行い、本発明を完成するに至った。
【００２４】
すなわち、本発明の要旨構成は、次のとおりである。
１．鋼板表面に線状溝を形成する方法であって、
前記鋼板表面にレジストを塗布するレジスト塗布工程と、
前記鋼板の圧延方向を横切る方向に延びる直線上を走査させながら、該鋼板の表面に対してエネルギービームを照射することによって、前記レジストが除去されて該鋼板の表面が露出したレジスト除去部を前記直線上に間隔を開けて形成するエネルギービーム照射工程と、
エッチングを行って前記エネルギービームが照射された領域に線状溝を形成するエッチング工程とを有し、
前記エネルギービーム照射工程が、前記鋼板の圧延方向に周期的に行われ、
前記レジスト除去部の、前記エネルギービームの走査方向における長さが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、
前記直線上における隣接する前記レジスト除去部の間の距離が１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である、鋼板表面に線状溝を形成する方法。
【００２５】
２．前記エネルギービームがレーザーであり、
前記レジスト塗布工程において、レジストの塗布厚が２．０μｍ以上である厚膜部と、レジストの塗布厚が１．０μｍ以下である薄膜部とが形成され、
前記エネルギービーム照射工程において、前記薄膜部が前記レジスト除去部となる、請求項１に記載の鋼板表面に線状溝を形成する方法。
【００２６】
３．前記レジスト塗布工程におけるレジストの塗布が、グラビアロールを用いたグラビア印刷によって行われ、
前記グラビアロールが、その表面に、前記厚膜部を形成するための下記パターンＡと、前記薄膜部を形成するための下記パターンＢとを有する、請求項２に記載の鋼板表面に線状溝を形成する方法。
記
パターンＡ：メッシュ長さＬのグラビアセルが、２Ｌ以下の間隔で等間隔に配置されたパターン
パターンＢ：セルが無いパターン、または体積がパターンＡにおけるセルの１／２以下であるセルが等間隔に配置されたパターン
【００２７】
４．前記エネルギービーム照射工程における前記レーザーの照射が、
前記鋼板表面において該レーザーの走査方向と直交する方向におけるレーザーの径：０．４ｍｍ以下、
出力：１５００Ｗ以下、かつ
単位走査長さ当たりの照射エネルギー：５Ｊ／ｍ以上６０Ｊ／ｍ以下、
の条件で行われる、請求項２または３に記載の鋼板表面に線状溝を形成する方法。
【００２８】
５．前記エネルギービームが、加速電圧４０ｋＶ以上の電子ビームであり、
前記レジスト塗布工程において、レジストの塗布厚が２．０μｍ以下であり、
前記エネルギービーム照射工程において、電子ビームの走査速度を制御して、前記レジストが除去されて前記鋼板の表面が露出するまで電子ビームを照射することによって前記レジスト除去部を形成する、請求項１に記載の鋼板表面に線状溝を形成する方法。
【００２９】
６．前記エネルギービーム照射工程において、前記レジスト除去部を形成する位置における電子ビームの走査速度Ｖ1が、それ以外の位置における電子ビームの走査速度Ｖ2未満である、請求項５に記載の鋼板表面に線状溝を形成する方法。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の鋼板表面に線状溝を形成する方法によれば、エッチングを利用して鋼板表面に線状溝を形成する方法において、エネルギービーム照射装置へのレジストの付着が抑制されるため、均一な形状の線状溝を、安定して形成することができる。また、装置に付着したレジストを除去するためのメンテナンスの頻度を低減することができるため、線状溝付きの鋼板を、低コストで効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】エネルギービーム照射後（ａ）およびエッチング後（ｂ）の鋼板表面の光学顕微鏡写真である。
【図２】本発明の一実施形態における、エネルギービームが照射され、かつレジスト除去部が形成された位置における鋼板断面の模式図である。
【図３】本発明の一実施形態における、エネルギービームが照射されてレジスト除去部が形成された後の鋼板表面の模式図である。
【図４】本発明の一実施形態における、エネルギービーム照射後のレジスト除去部を模式的に示す図である。
【図５】レーザーの出力とレジスト除去率との関係を示す図である。
【図６】レーザーの径とレジスト除去部の幅との関係を示す図である。
【図７】全面に均一にレジストを塗布するためのグラビアセルの配置を示した模式図である。
【図８】本発明の一実施形態における、グラビアセルの配置を示した模式図である。
【図９】本発明の一実施形態における、グラビアセルの配置を示した模式図である。
【図１０】図７に示したグラビアセルパターンの一部の拡大図である。
【図１１】グラビアオフセット印刷に用いられる装置の一般的な構成を表す概略図である。
【図１２】理想的なレジストパターンの形状を表す模式図である。
【図１３】実際のレジストパターンの形状を表す模式図である。
【図１４】グラビアオフセット印刷におけるインキ形状を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
まず、エネルギービームの照射によるレジストの変質について説明する。図１（ａ）は、鋼板表面にレジストを均一に塗布し、その表面にレーザーを直線的に走査しながら照射した後の鋼板表面を光学顕微鏡で観察したものである。レーザーの照射条件は、レジストが完全に除去されて鋼板表面が露出することがないように調整した。図中央部に見られるやや白色の縦線は、レーザーを照射した部分に相当し、写真には示されていないが、この縦線の長さは１００ｍｍでその両端にレジストの未形成領域がある。この白色の部分では、レジストが残存しており鋼板表面は露出していないが、レジストがレーザーによって加熱され、変質していると推定される。
【００３３】
上記レーザー照射後の鋼板に対して電解エッチングを施すと、図１（ｂ）に示すように、レーザーを照射した部分に明確な白色の線が観察された。この部分においては、レジストが除去され、鋼板表面が露出している。このように、レーザーが照射された部分に残存していたレジストがエッチング工程で除去された原因は、必ずしも明らかではないが、レーザー照射によってレジストが変質し、鋼板やレーザー非照射部のレジストとの結合力が損なわれた結果、エッチング中にエッチング液がレジストの未形成領域からレジストと鋼板の間に入り込み、当該部分のレジストが鋼板表面から脱離したと考えられる。
【００３４】
上述のように、エネルギービームの照射によってレジストを完全に除去することなくエッチングを行うことができれば、気化するレジストの量を低減できるため、光学系を始めとするエネルギービーム照射装置へのレジストの付着と、それに起因するビーム性状の変動を抑制できると考えられる。しかし、レーザーが照射された部分のレジストを脱離させるためには、鋼板とレジストとの間にエッチング液が浸入するための浸入口が必要である。グラビアオフセット印刷等の印刷法によってレジストを塗布する場合、鋼板の端面にはレジストが塗布されないため、端面ではレジストと鋼板の界面が露出しており、したがって、鋼板の幅方向の両端面はエッチング液の流入口として機能し得る。しかし、板幅が広い場合には、端部から入り込んだエッチング液が板幅中央に到達するまでに時間がかかるため、鋼板がエッチングされる時間が鋼板の中央部と端部とで大きく異なってしまい、その結果、溝形状にバラつきが生じる。
【００３５】
そこで、本発明者らは、エネルギービームを走査させながら照射してレジストを変質させることに加えて、さらに、該エネルギービームが照射された部分に、レジストが除去されて鋼板の表面が露出したレジスト除去部を適切な間隔で形成すれば、エネルギービームが照射された部分全体を十分な均一さでエッチングできることを見出した。
【００３６】
図２は、エネルギービームが照射され、かつレジスト除去部が形成された位置における鋼板断面の模式図である。鋼板１０の表面に塗布されたレジスト２０には、レジスト２０が除去されて鋼板１０の表面が露出したレジスト除去部２１が一定の間隔を開けて形成されている。このような状態の鋼板１０をエッチングのためのエッチング液に浸漬すると、鋼板１０とレジスト２０との界面が露出している部分、すなわち、図２にエッチング液浸入部２２として示した部分から、エッチング液が浸入し、鋼板のエッチングが進行する。
【００３７】
次に、本発明を実施する方法について具体的に説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な一実施態様を示すものであり、本発明は、以下の説明によって何ら限定されるものではない。
【００３８】
本発明の方法においては、鋼板に対して、次の（１）〜（３）の工程の処理が順次施される。
（１）レジスト塗布工程、
（２）エネルギービーム照射工程、および
（３）エッチング工程。
また、任意に、（１）レジスト塗布工程と（２）エネルギービーム照射工程の間に、レジスト乾燥工程を設けることができる。
【００３９】
［鋼板］
本発明では、基材として鋼板が使用される。鋼板の種類は特に限定されず、熱延鋼板、冷延鋼板を問わず、任意の鋼板を用いることができる。前記鋼板としては、方向性電磁鋼板あるいは、方向性電磁鋼板用（方向性電磁鋼板製造工程の途中段階）の鋼板を用いることが好ましい。前記鋼板は、鉄損低減の観点からＳｉを２．０〜８．０質量％の範囲で含有することが好ましく、加えて通板性の観点からＳｉを２．５〜４．５質量％の範囲で含有することがより好ましい。
【００４０】
前記鋼板の表面に被膜が形成されていると、該被膜の種類によってはエッチングが阻害される場合がある。したがって、前記鋼板の表面にはエッチング液（電解液）に対して不溶性や難溶性の被膜が形成されておらず、後述するレジストが該鋼板の表面に直接塗布されることが好ましい。前記鋼板として方向性電磁鋼板を使用する場合は、該方向性電磁鋼板の表面には、フォルステライト被膜や張力付与被膜等の被膜が形成されておらず、レジストが該方向性電磁鋼板の表面に直接形成されることが好ましい。
【００４１】
［レジスト塗布工程］
前記鋼板の表面には、エネルギービームの照射に先立って、レジストが塗布される。前記レジストは、後述するエッチング工程において、鋼板がエッチングされるのを防止するためのエッチングレジストとして機能するものである。前記レジストとしては、鋼板のエッチングを防止できるものであれば任意の材料を用いることができるが、アルキド系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂のうちいずれかを主成分とする熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。半導体分野で使用されるような、ＵＶ硬化性や電子線硬化性は必ずしも必要ではない。また、インクダレ抑制の点では、樹脂の粘度は高い方がよく、高い粘度とするためにレジストは４０℃以下の一定温度で塗布することが好ましい。
【００４２】
鋼板表面へのレジストの塗布は、特に限定されることなく、任意の方法で行うことができるが、ロール塗布によって行うことが好ましい。中でも、グラビアロールを用いたグラビア印刷法を用いることが好ましく、オフセットロールを使用したグラビアオフセット印刷法を用いることがより好ましい。なお、本発明においてグラビア印刷法とは、グラビアロールを用いた印刷法全般を指し、グラビアオフセット印刷法も含むものとする。
【００４３】
本発明におけるレジストの塗布パターンは、特に限定されず、最終的に所望の線状溝を形成することができるものであれば任意のパターンとすることができるが、鋼板表面全体にレジストを塗布することが好ましい。レジストの膜厚は、特に限定されないが、過度に厚いとエネルギービーム照射によって除去するレジストの量が多くなってしまうため、レジスト膜厚は２０μｍ以下とすることが好ましく、１５μｍ以下とすることがより好ましい。一方、レジストが薄すぎるとエッチングレジストとしての機能が低下するため、レジスト膜厚は０．１μｍ以上とすることが好ましく、０．５μｍ以上とすることがより好ましい。ここで、レジスト膜厚は、エッチング直前における厚みとする。
【００４４】
［レジスト乾燥工程］
レジストを塗布した後、次のエネルギービーム照射工程に先立って、レジストを乾燥させることが好ましい。乾燥方法は特に限定されず、例えば、熱風乾燥や真空乾燥等を用いることができる。熱風乾燥の場合、乾燥温度は、１８０〜３００℃とすることが好ましい。真空乾燥の場合は圧力を１０Ｐａ以下とすることが好ましく、乾燥時間は５秒以上とすることが好ましい。
【００４５】
［エネルギービーム照射工程］
次に、鋼板の圧延方向を横切る方向に延びる直線上を走査させながら、レジストが塗布された鋼板の表面にエネルギービームを照射する。このエネルギービーム照射によって、該ビームが照射された直線上に、前記レジストが除去されて該鋼板の表面が露出したレジスト除去部を、間隔を開けて形成する。前記レジスト除去部は、後述するエッチング工程において、エッチング液（電解液）がレジストと鋼板との間に浸入する浸入部として機能する。また、エネルギービームが照射された部分の内、レジスト除去部が形成された以外の部分では、該ビームの照射によってレジストが変質し、鋼板に対する密着性が低下すると考えられる。
【００４６】
図３は、エネルギービームが照射されてレジスト除去部が形成された後の鋼板表面の一例を表した模式図である。この例においては、板幅方向に走査させながらのエネルギービーム照射を、圧延方向に一定の間隔をあけて繰り返して、鋼板表面に塗布されたレジスト２０を部分的に除去し、レジスト除去部２１を形成している。
【００４７】
本発明では、レジスト除去部２１の、エネルギービームの走査方向における長さｄ1は１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とする。ｄ1が１ｍｍ未満であると、エッチングの際にエッチング液が十分に浸入できず、エッチング不良が生じるためである。一方、ｄ1が１０ｍｍより大きいと、エネルギービームによって除去されるレジスト量が増大し、発生したヒュームの発生量が多くなる結果、装置のメンテナンス回数が増加する。なお、ｄ1は２ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４８】
また、エネルギービームを走査した直線上において隣接するレジスト除去部２１の間の距離ｄ2は１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下とする。ｄ2が３００ｍｍを超えると、エッチング液が内部へ浸入するまでにかかる時間が増加し、その結果、エネルギービームの走査方向におけるエッチング量の均一性が低下する。したがって、エッチング量の均一性の点ではｄ2を小さくすることが好ましいが、ｄ2を過度に小さくすると、単位長さ当たりに形成されるレジスト除去部の個数が増加し、その結果、エネルギービームによって除去されるレジストの量が増大するため、ｄ2は１０ｍｍ以上とする。なお、ｄ2は２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４９】
上記エネルギービームは、鋼板全幅に渡って走査されることが好ましい。鋼板の幅方向端部には、図３に示すようにレジストが残存していてもよく、また、レジスト除去部が形成されていても良い。図３に示したように板幅方向端部にレジストが残存する場合には、上記ｄ2と同様の理由から、エネルギービームが走査された直線上における鋼板端部からレジスト除去部２１までの距離ｄ3を３００ｍｍ以下とすることが好ましく、１００ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００５０】
エネルギービームの走査方向と垂直な方向におけるレジスト除去部２１の幅ｄ4は、特に限定されず、任意の値とすることができる。ｄ4を変えることによって、最終的に得られる線状溝の幅を変えることができるため、所望の幅の線状溝が得られるようにｄ4を設定すれば良い。鋼板として方向性電磁鋼板を用いる場合には、磁気特性向上の観点から、線状溝の幅を２００μｍ以下とすることが好ましい。一般的なエッチング条件においては、線状溝の幅はレジスト除去部の幅ｄ4以上となるため、線状溝の幅を２００μｍ以下とするためには、ｄ4を２００μｍ以下とすることが好ましい。ｄ4の値は、一般的には、エネルギービームの径を制御することによって調整することができる。例えば、ｄ4を２００μｍ以下とするためには、走査方向と直交する方向におけるエネルギービームの径を０．４ｍｍ以下とすればよい。なお、ここでエネルギービームの径は、強度プロファイルにおいて強度が最大強度の１／ｅになる位置における直径とする。なお、以下の説明において、「線状溝の幅」、「レジスト除去部の幅」、および「エネルギービームの径」は、特に断らない限り、エネルギービームの走査方向に対して垂直な方向における値を表すものとする。
【００５１】
前記エネルギービームの照射は、鋼板の圧延方向に異なる位置において繰り返し行う。圧延方向におけるエネルギービームを走査する位置は、特に限定されず、任意の位置とすることができるが、図３に示した例のように等間隔とすることが好ましい。圧延方向におけるレジスト除去部２１の間隔ｄ5は、
鋼板として方向性電磁鋼板を用いる場合には、磁気特性向上の観点から、ｄ5を２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００５２】
図３に示した例においては、エネルギービームを鋼板の圧延方向と直交方向、すなわち、板幅方向に走査しながら照射しているが、エネルギービームの走査方向は、圧延方向を横切る方向であればよい。また、鋼板として方向性電磁鋼板を用いる場合には、鉄損の低減効果を高めるという観点から、エネルギービームの走査方向の、前記鋼板の幅方向に対する角度を４０°以下とすることが好ましい。
【００５３】
なお、上記エネルギービームの照射は、１つのエネルギービーム源を用いて行うこともできるが、複数のエネルギービーム源を用いることもできる。複数のエネルギービーム源を用いる場合には、それぞれのエネルギービーム源から照射されるビームが鋼板全幅にわたって走査される必要はなく、各エネルギービーム源による走査範囲の和が、鋼板全幅をカバーしていれば良い。
【００５４】
［エッチング工程］
エネルギービーム照射工程終了後、エッチングを行って鋼板表面に線状溝を形成する。前記エッチングにおいては、エネルギービーム照射工程において形成されたレジスト除去部からエッチング液が浸入し、エネルギービーム照射によって変質したレジストと鋼板との間に浸透することによって、エネルギービームが走査された直線状の領域全体にわたってエッチングが進行する。このように、線状溝を形成する全域にわたってレジストを除去する必要がないため、揮発して装置を汚染するレジストの量を最小限とし、安定して線状溝の形成を行うことが可能となる。
【００５５】
エッチングに用いる方法は、鋼板をエッチングできる方法であれば任意の方法を用いることができるが、化学エッチングおよび電解エッチングの少なくとも一方を用いることが好ましく、エッチング量の制御という観点からは電解エッチングを用いることがより好ましい。化学エッチングの場合には、ＦｅＣｌ3、ＨＮＯ3、ＨＣｌ、Ｈ2ＳＯ4等の水溶液をエッチング液として用いることができる。また、電解エッチングの場合には、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣａＣｌ2、ＮａＮＯ3等の水溶液をエッチング液（電解液）として用いることができる。前記エッチング液のｐＨは２〜１１とすることが好ましく、エッチング液の温度は２０〜７０℃の範囲内で一定となるように管理することが好ましい。
【００５６】
また、エッチングを行う際には、エッチング液を攪拌することが好ましい。エッチング液を攪拌することにより、エッチング槽内における温度や濃度の偏りを解消し、均一にエッチングを行うことができる。また、槽内におけるめっき液の流速を高めることによりエッチング効率を向上させることもできる。前記攪拌を行う方法は特に限定されないが、例えば、機械攪拌や、エッチング液を循環させることによる攪拌などを用いることができる。機械攪拌を行う場合には、エッチング液への耐性を考慮して、樹脂製の攪拌部材を用いることが好ましい。循環による攪拌を行う場合には、例えば、エッチング槽内にエッチング液の噴出口を設け、ポンプ等を用いてエッチング液を前記噴出口から噴出させることができる。
【００５７】
電解エッチングにより前記エッチングを行う場合には、任意の方法で鋼板への通電を行うことができるが、例えば、ラジアルセル方式または水平セル方式のエッチング槽を用いて、直接通電または間接通電で通電を行うことができる。電解条件は、処理対象の鋼板や、使用する電解液等に応じて適宜調整すれば良いが、例えば、電流密度を１〜１００Ａ／ｄｍ2の範囲内で調整することができる。
【００５８】
次に、エネルギービームとしてレーザーを用いる場合（第一の実施形態）と、電子ビームを用いる場合（第二の実施形態）のそれぞれについて、更に具体的に説明する。
【００５９】
（第一の実施形態）
まず、エネルギービームとしてレーザーを用いる場合について述べる。
前記レーザーとしては、レジストを変質および除去できるものであれば任意のものを使用できるが、ファイバーレーザーなどの固体レーザー、ＣＯ2レーザーなどを用いることが好ましい。前記レーザーの走査は、高速化の観点から、ポリゴンミラーの回転駆動によって行うことが好ましい。前記レーザーの照射には任意の数の照射装置を用いることができるが、１〜３台の照射装置を用いることが好ましい。照射装置が３台より多いと、メンテナンスに要する時間が増大して生産性が低下することに加え、装置１台当たりの照射領域が短くなって、過度にライン速度が増大し、エッチング工程で十分な溝形成ができなくなる。なお、一般的に用いられる鋼板の多くは板幅が１ｍ程度であるため、照射装置が１台であると板幅全域にわたって均一にレーザーを照射することが困難であり、ビーム性状を均一にするためビーム径を増大するなどの必要が生じる。そのため、レーザー照射装置は、２〜３台とすることがより好ましい。また、レーザー照射によって気化されたレジストによる装置の汚染をさらに抑制するために、送風または吸引を行って集塵機にレジストを回収することが好ましい。ただし、鋼板が振動して焦点がずれることを防ぐため、送風または吸引を行う際の風量は、１００ｍ3／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。
【００６０】
・レジスト塗布厚
エネルギービームとしてレーザーを用いる場合には、レジスト塗布工程において、レジストの塗布厚が２．０μｍ以上である厚膜部と、レジストの塗布厚が１．０μｍ以下である薄膜部とを形成することが好ましい。このように、レジストを塗布する段階でレジストが厚い部分と薄い部分とを形成しておくことにより、出力、走査速度等の条件を一定に保ったままレーザーを走査するだけで、厚膜部ではレジストを残存させ、薄膜部ではレジストを完全に除去して鋼板表面を露出させたレジスト除去部を形成することができる。
【００６１】
厚膜部と薄膜部におけるレジストの塗布厚を上記のように限定する理由は次の通りである。
表１に、レジストの塗布厚が異なる複数の試験片に対して、同じ条件でレーザーを照射した際に、レジストが除去されるかどうかを試験した結果を示す。レーザー照射によってレジストが除去されて鋼板表面が露出したものをレジスト除去「可」、鋼板表面が露出しなかったものをレジスト除去「不可」とした。試験の結果、レジスト塗布厚が１．０μｍの試験片では、レーザーが照射された部分のレジストが完全に除去されたが、塗布厚が２．０μｍ以上の試験片ではレーザー照射部にレジストが残存した。
【００６２】
この結果より、レジストの塗布厚が２．０μｍ以上である厚膜部と、レジストの塗布厚が１．０μｍ以下である薄膜部とを形成しておくことにより、一定の条件でレーザーを走査するのみで前記薄膜部のみに選択的にレジスト除去部を形成できることがわかる。なお、上記試験は、レーザー走査速度５ｍ／ｓｅｃ、ビーム径０．４ｍｍ、出力２５０Ｗの条件で実施したものであるが、一般的なレーザーの照射条件であれば、ほぼ同様の傾向が見られた。レーザーの出力やエネルギーが極端に高い条件においては、レジスト塗布厚が２．０μｍ以上であっても鋼板表面が部分的に露出してしまうおそれがあるが、その場合には、レーザーの出力を落とすか、レーザーの走査速度を上げて単位走査長さ当たりの照射エネルギーを下げることが好ましい。レーザーが照射される領域のうち線状溝を形成しない部分に、レーザー照射後も確実にレジストを残存させるためには、前記厚膜部におけるレジストの塗布厚を３．０μｍ以上とすることがより好ましく、５．０μｍ以上とすることがさらに好ましい。一方、レーザーが照射されない領域、すなわち、レーザーが走査される直線と直線との間の領域におけるレジストの塗布厚は特に限定されないが、０．３μｍ以上とすることが好ましく、０．５μｍ以上とすることがより好ましい。
【００６３】
【表１】
0006332185.tif 000002
【００６４】
・単位走査長さ当たりの照射エネルギー
レジストは、レーザーの単位走査長さ当たりの照射エネルギー（＝出力／鋼板上のレーザービームの走査速度、以下、単に照射エネルギーともいう）が高いほど除去されやすい。表２は、同じレジスト塗布厚の試験片に対して、異なる照射エネルギーでレーザーを照射した結果を示したものである。表２中の「照射によるレジスト除去率」は、図４に示すように、レーザー照射後における、レジスト除去部の所定長さ（観察長さ）：ｘの範囲について、レジスト除去部の最大幅（圧延方向）：ｄ、レジスト除去部の面積：Ａとしたとき、Ａ／（ｄ×ｘ）×１００で表される比率である。なお、ここでｘは３ｍｍとした。また、「エッチングによるレジスト除去」については、レーザー照射後に電解エッチングを行い、レーザーが照射された部分のレジストが除去されて鋼板表面が露出したものを「可」、鋼板表面が露出しなかったものを「不可」とした。なお、レーザーの出力は８００Ｗ、レジスト膜厚は８μｍ、電解エッチングの条件は質量比で２０％のＮａＣｌ水溶液中で、２０℃、電流密度：１０Ａ／ｄｍ2、通電時間：３ｍｉｎとした。
【００６５】
【表２】
0006332185.tif 000003
【００６６】
上記試験の結果、照射エネルギーが８０Ｊ／ｍの場合には、レーザーの出力が８００Ｗ程度であるにも関わらず、レーザー照射によってレジストが完全に除去されてしまうことが分かった。これに対して、照射エネルギーが６０Ｊ／ｍ、４０Ｊ／ｍ、１０Ｊ／ｍ、５Ｊ／ｍの場合には、レーザー照射を照射してもレジストは除去されなかったが、その後のエッチングによってレーザー照射部のレジストを除去することができた。一方、照射エネルギーが３Ｊ／ｍの場合には、レーザー照射後にエッチングを行ってもレーザー照射部のレジストを除去することができなかった。これは、照射エネルギーが低すぎる結果、レジストを変質させて鋼板との接着力を低下させることができなかったためであると考えられる。以上の結果を踏まえると、レーザー照射のみによってはレジストが除去されず、その後のエッチングによってレジストが除去される条件とするためには、レーザーの単位走査長さ当たりの照射エネルギーを５Ｊ／ｍ以上６０Ｊ／ｍ以下とすることが好ましいといえる。なお、照射エネルギーは、１０Ｊ／ｍ以上３０Ｊ／ｍ以下とすることがより好ましい。
【００６７】
・出力
上述したレーザーの単位走査長さ当たりの照射エネルギー（Ｊ／ｍ）は、レーザーの出力（Ｗ＝Ｊ／ｓｅｃ）をレーザーの走査速度（ｍ／ｓｅｃ）で割った値である。したがって、レーザーの出力と走査速度を調整することによって照射エネルギーを制御することができる。しかし、同じ照射エネルギーであっても、高出力で走査速度が速い条件と、低出力で走査速度が遅い条件であれば、前者の方がレジストを除去しやすい。
【００６８】
図５は、レーザーの走査速度を一定（１００ｍ／ｓｅｃ）とした際の、レーザーの出力と、レーザー照射によるレジスト除去率の関係を示す図である。レジスト膜厚は７μｍとした。図５に示した実験結果によれば、出力が１５００Ｗ以上の場合、レーザー照射によってレジストが除去されてしまうことがわかる。したがって、意図しない部分のレジストが除去されることを防ぐために、レーザーの出力を１５００Ｗ以下とすることが好ましい。
【００６９】
・走査速度
レーザーの走査速度は特に限定されないが、高い方が生産性の面で有利である。例えば、１２００ｍｍ幅の鋼板に対して、３台のレーザー照射装置で、圧延方向間隔ｓ（ｍｍ）：３ｍｍで線状溝を形成する場合、ライン速度（通板速度）を５０ｍｐｍ（meter per minute）とするためには、レーザーの走査速度を１１１ｍ／ｓｅｃ以上とする必要がある。このような生産性の観点から、走査速度を３３３／ｓ（ｍ／ｓｅｃ）以上とすることが好ましい。一方、走査速度を過度に高くすると、それにともなってライン速度も上昇する。そのため、同一ラインでエッチング処理を行う場合には、エッチング時間が短くなり、所望のサイズの溝を形成できなくなる。したがって、走査速度は４００ｍ／ｓｅｃ以下とすることが好ましい。
【００７０】
・レーザーの径
レジスト除去部の幅は、照射されるレーザーの径に依存する。図６は、レジスト除去率が１００％となるようにレーザー照射を行った際の、レーザーの径と、該レーザーの照射によって形成されたレジスト除去部の幅との関係を示す図である。この結果から明らかなように、レジスト除去部の幅は、使用したレーザーの径に概ね比例する。そして、エッチングによって最終的に形成される線状溝の幅は、エッチング条件にも依存するが、エッチングマスクとして機能するレジストに設けられた開口部であるレジスト除去部の幅よりも狭くなることはない。したがって、使用するレーザーの径は、最終的に所望の幅の線状溝が得られるように選択される。鋼板として方向性電磁鋼板を用いる場合には、磁気特性向上の観点から、線状溝の幅を２００μｍ以下とすることが好ましい。したがって、図６に示した関係より、レーザーの径は０．４ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００７１】
・  グラビア印刷によるレジストの塗布
エネルギービームとしてレーザーを用いる場合には、上述したように、レジスト塗布工程において、レジストの塗布厚が２．０μｍ以上である厚膜部と、レジストの塗布厚が１．０μｍ以下である薄膜部とを形成することが好ましい。このような膜厚の分布を有する状態にレジストを塗布するためには、グラビア印刷法を用いることが好ましい。なお、本発明においてグラビア印刷法とは、グラビアロールを用いた印刷法全般を指し、グラビアオフセット印刷法も含むものとする。
【００７２】
グラビア印刷法において用いられているグラビアロールの版面には、インキを保持するためのグラビアセル（凹部）が周期的に配置されている。図７は、全面に均一にレジストを塗布するためのグラビアセル３０の配置を示した模式図である。このように、全体に均一なパターンでグラビアセルが配置されたグラビアロールを用いれば、鋼板表面全体に均一にレジストを塗布することができる。
【００７３】
これに対して、厚膜部と薄膜部とを備えるようにレジストを塗布する場合には、厚膜部を形成するためのグラビアセルパターン（以下、パターンＡと呼ぶ）と、薄膜部を形成するためのグラビアセルパターン（以下、パターンＢと呼ぶ）とを備えるグラビアロールを用いればよい。図８と図９は、上記パターンＡとパターンＢを備えるグラビアロールのセル配置の例を示した模式図である。実際のグラビアロールの版面には、図８、９に示すようなパターンが、ロールの軸方向と円周方向に、それぞれ繰り返し形成されている。なお、図８、９に示した例では、セルパターンがグラビアロールの円周方向に平行に形成されているが、鋼板の板幅方向に対して角度を有する線状溝を形成する場合には、セルパターンをグラビアロールの円周方向に対して傾斜して配置すればよい。
【００７４】
グラビアセルパターン（１）
図８に示した例では、パターンＡの部分には等間隔にセルが形成されている一方で、パターンＢの部分にはセルが無い。このようなパターンを有するグラビアロールを用いた場合、鋼板表面のパターンＡに対応する部分には、通常通りレジストが塗布される。一方、パターンＢの部分にはセルが無いため、鋼板表面のパターンＢに対応する部分には、隣接したパターンＡ部分のセルからレジストインクが供給されるのみとなり、その結果、レジストが薄く塗布されることになる。なお、このようなグラビアロールを用いた印刷においては、グラビアロールの軸方向が鋼板の板幅方向に、グラビアロールの円周方向が圧延方向（通板方向）に、それぞれ対応する。
【００７５】
上記グラビアセルパターンを使用する場合、パターンＡにおけるセルの寸法と間隔は、適切なレジスト塗布厚が得られるように調整すればよい。図１０は、図８に示したグラビアセルパターンの一部を拡大したものである。パターンＡ部分には、メッシュ長さＬのグラビアセルが、間隔ｄmでグラビアロールの軸方向と円周方向に等間隔に配置されている。ｄmが大きくなりすぎると、セルとセルの間の部分に塗布されるレジストインク量が少なくなることによって、塗布むらが生じる場合がある。そのため、ｄmは２Ｌ以下とすることが好ましい。なお、ここでｄmは、セルの中心間距離とする。なお、メッシュ長さＬは特に限定されないが、３０〜５００μｍとすることが好ましい。
【００７６】
また、上記パターンＡとパターンＢは、それぞれ上記厚膜部と薄膜部に対応するものであり、レーザー照射後には、鋼板表面のパターンＡに対応する部分にはレジストが残存する一方、鋼板表面のパターンＢに対応する部分にはレジスト除去部が形成される。したがって、レジスト除去部の長さを１ｍｍ以上１０ｍｍ以下に、レジスト除去部の間の距離を１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下にするためには、グラビアロール円周方向におけるパターンＡ部分の長さｄAを１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下とし、グラビアロール円周方向におけるパターンＢ部分の長さｄBを１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすればよい。
【００７７】
なお、レジスト照射工程によって実際に形成されるレジスト除去部は、図３に示したように鋼板の圧延方向に一定の間隔を開けて形成されるが、レジスト除去部を形成するためのパターンＢをグラビアロールに版面に一定の間隔を開けて配置する必要は無く、ロールの円周方向に連続的に形成されていてよい。パターンＢをグラビアロールの円周方向に連続的に形成されている場合、鋼板表面に塗布されたレジストには、該鋼板の圧延方向（通板方向）に連続的に延びるように薄膜部が形成されるが、当該薄膜部のうち、レーザーが照射された部分のみがレジスト除去部となり、レーザーが照射されなかった部分についてはレジストが残存するためである。
【００７８】
しかし、このようにパターンＢ部分にセルを設けない場合は、セルが存在しない領域が広くなりすぎると、その領域にレジストインクが塗布されない。その結果、レジスト塗布工程終了時点において、鋼板表面のパターンＢに対応する部分、すなわち、圧延方向に連続的に伸びる直線状の領域において、鋼板表面が露出した状態となり、その部分が続くエッチング工程においてエッチングされてしまう。そのため、ｄBは２Ｌ以下とすることがより好ましい。
【００７９】
グラビアセルパターン（２）
次に、図９に示した例では、パターンＡ部分には、図８および１０に示した例と同様にメッシュ長さＬのグラビアセルが等間隔に形成されている。しかし、パターンＢ部分には、パターンＡ部分のグラビアセルよりも体積が小さいグラビアセルが形成されている。グラビアセルの体積が小さいため、鋼板表面のパターンＢ部分に対応する領域に塗布されるレジストインキの量が少なくなり、その結果、薄膜部が形成される。薄膜部を安定して形成するためには、パターンＢ部分のグラビアセルの体積は、パターンＡ部分に形成されているセルの体積の１／２以下とすることが好ましい。なお、それ以外の点については、上述したグラビアセルパターン（１）と同様とすることが好ましい。
【００８０】
なお、エネルギービームとしてレーザーを用いる場合には、通板速度を一定とするためのルーパーを用いることが好ましい。鋼板を連続的に処理する場合、一般的に、コイル同士を溶接して通板することによって、途切れさせることなく連続的に処理が行われる。前記溶接の際などには、ラインの一部の箇所で通板速度が低下する結果、レーザー照射部における通板速度まで減速してしまう場合がある。そうすると、レーザー走査速度ｖが、ｖ＝ＬL／ｓ×ｖLの式に従って低下してしまい、照射エネルギーが増大して、レジストの変質に変化をおよぼす可能性がある（ここで、ＬL：レーザー１台あたりの処理長さ、ｓ：圧延方向のビーム間隔、ｖL：通板速度）。これを防ぐために、ラインにルーパーを設置して、レーザー照射部における通板速度が常時一定となるようにすることが好ましい。
【００８１】
（第二の実施形態）
次に、エネルギービームとして電子ビームを用いる場合について述べる。
レーザーを使用した上記第一の実施形態においては、レーザーを一定条件で走査する一方で、予めレジストを不均一に塗布しておくことにより、レジスト除去部を形成した。それに対して、エネルギービームとして電子ビームを使用する場合には、レジストの塗布厚を一定としておき、電子ビームの走査速度を制御することによってレジスト除去部を形成することが好ましい。これは、機械的制御によって走査が行われるレーザーと異なり、電子ビームの走査は電気的制御によって行われるために走査速度を可変させる自由度が高いからである。電子ビーム照射においては電気的に走査が行われるため、たとえ高速に走査を行う場合であっても、走査速度等の照射条件を正確に制御することができる。そのため、走査速度の制御によって、十分な精度でレジスト除去部を形成することができる。
【００８２】
具体的には、鋼板表面のレジスト除去部を形成する位置における電子ビームの走査速度Ｖ1が、それ以外の位置における電子ビームの走査速度Ｖ2未満となるように、走査速度を制御しながら電子ビームを照射することが好ましい。走査速度が遅い領域では、単位走査長さ当たりの照射エネルギーが大きくなるためレジストが除去され、一方、走査速度が速い領域では、単位走査長さ当たりの照射エネルギーが小さくなるためレジストは変質するのみで除去されずに残る。
【００８３】
その際、照射される電子ビームの加速電圧は一定とすることが好ましく、４０ｋＶ以上とすることがより好ましい。これは、加速電圧が低すぎると、レジストに対する電子ビームの透過性が低下するためである。電子ビームの透過性が低いと、レジストの表層でのみ熱硬化等の変質が生じ、鋼板とレジストの密着性を十分に低下させることができないため、電子ビームが照射された部分のレジストをエッチングによって除去することが困難となる。なお、電子ビームの加速電圧は、６０ｋＶ以上とすることがより好ましい。高加速電圧の電子を照射すると、電子は主に地鉄部分でエネルギーを失い、高温化させる。このため、地鉄を介してレジストが熱硬化するため、地鉄表面部分でレジストが剥離されやすくなる。一方で、過度に加速電圧を高くすると、電子ビームの照射に伴って発生するＸ線を遮蔽するために装置全体が過度に大型化するため、加速電圧は１５０ｋＶ以下とすることが好ましい。
【００８４】
電子ビームの走査は、上述したとおり、速度Ｖ1での走査と、速度Ｖ2での走査を、Ｖ1＜Ｖ2となる条件下で、鋼板の圧延方向を横切る方向に延びる直線上において交互に繰り返し行うことが好ましい。速度Ｖ1で走査される部分はレジスト除去部に対応するため、該部分の、電子ビーム走査方向における長さは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。また、速度Ｖ2で走査される部分は、電子ビーム照射後もレジストが残存する部分であり、その該部分の、電子ビーム走査方向における長さは１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、ここで電子ビームの走査速度とは、（所定の走査長さ）／（その走査長さを移動するのに要する時間）で求めた値とする。Ｖ2は、生産量の観点からは高い方が良く、１００ｍ／ｓｅｃ以上とすることが好ましい。一方、Ｖ2を過度に高くすると、電子ビーム照射の効果を十分に得るためにはビーム電流値を増大させる必要があり、その結果ビーム径が増大してしまう。したがって、Ｖ2は５００ｍ／ｓｅｃ以下とすることが好ましい。Ｖ1は、レジスト除去部が形成できるように適宜調整すればよいが、１／２Ｖ2以下とすることが好ましく、１／３Ｖ2以下とすることがより好ましい。
【００８５】
電子ビームを使用する場合のレジスト塗布厚は、鋼板表面全体にわたって、２μｍ以下とすることが好ましい。塗布厚が２μｍを超えると、電子ビーム照射によって除去する必要があるレジストの量が増大し、装置のメンテナンス周期を短くしてしまうためである。また、レジストの塗布をグラビア印刷で行う場合には、図７に示したように、版面に均一にグラビアセルが形成されたグラビアロールを用いることができる。
【００８６】
電子ビームを使用する場合には、高速で通板する場合でも、ライン速度を測定し、その結果に基づいて、圧延方向の照射間隔が一定となるように、ビーム照射のタイミングを制御することが可能である。そのため、照射部の通板速度を一定とさせるための大型ルーパー設備の設置は必ずしも必要ない。なお、この第二の実施形態において説明した以外の条件については、第一の実施形態において説明した条件とすることができる。
【実施例】
【００８７】
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。以下の実施例は、本発明の好適な一例を示すものであり、本発明は、該実施例によって何ら限定されるものではない。本発明の実施形態は、本発明の趣旨に適合する範囲で適宜変更することが可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に包含される。
【００８８】
＜実施例１＞
エネルギービームとしてレーザーを用いる方法により、鋼板の表面に線状溝を形成した。前記鋼板としては、板厚０．２２ｍｍの３．４％のＳｉを含有した方向性電磁鋼板を用いた。まず、常法にしたがって圧延を行って前記方向性電磁鋼板を得た後、該鋼板の表面にグラビアオフセット印刷法によりエッチングレジストを塗布した。使用したグラビアロールのグラビアセルパターンは次の３タイプである。
【００８９】
［グラビアセルパターン］
・タイプ１：メッシュ長さ１２０μｍのセルが、１３５μｍ間隔で等間隔に配置されたパターンＡと、セルが存在しないパターンＢが、グラビアロールの軸方向に交互に形成されたパターン（図８に示したタイプ）。
・タイプ２：メッシュ長さ１００μｍのセルが、１１５μｍ間隔で等間隔に配置されたパターンＡと、パターンＡのセルの１／４の体積を有するセルが、１１５μｍ間隔で等間隔に配置されたパターンＢが、グラビアロールの軸方向に交互に形成されたパターン（図９に示したタイプ）。
・タイプ３：メッシュ長さ９０μｍのセルが１０５μｍ間隔で、全面に等間隔で形成されたパターン（図７に示したタイプ）。
【００９０】
使用したグラビアセルパターンのタイプと、形成されたレジストの厚膜部、薄膜部のそれぞれにおける膜厚および長さを表３に示す。なお、本実施例のＮｏ．１〜６においては、鋼板の圧延方向に平行に薄膜部を形成した。表３に示した厚膜部および薄膜部の長さは、鋼板の幅方向における長さであり、それぞれ、パターンＡ部分とパターンＢ部分のロール軸方向における長さに等しい。
【００９１】
上記の条件でレジストインキを塗布した後、２２０℃、６０ｓｅｃでレジストを乾燥させた。次いで、表３に示した条件で、鋼板の幅方向に直線状に走査しながらレーザーを照射した。前記レーザーの径は
０．２〜０．４ｍｍとし、圧延方向に３．５ｍｍ間隔で周期的に照射を行った。このレーザー照射によって形成されるレジスト除去部のレーザー走査方向における長さは、表３における薄膜部の長さに等しい。また、隣接するレジスト除去部の間の距離は、表３における厚膜部の長さに等しい。
【００９２】
上記レーザー照射後の鋼板表面を観察し、レジスト除去部の形成と、厚膜部におけるレジスト除去状態を評価した。「レジスト除去部」の項目については、レーザー走査方向における長さが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるレジスト除去部が形成されていたものについては「○」とした。また、「厚膜部レジスト除去」の項目については、厚膜部のうちレーザーが照射された部分において、レジストが完全に除去されてしまっていたものを「あり」、レジストが一部除去されてしまっていたものを「部分的にあり」、レジストが除去されなかったものを「なし」とした。評価結果は表３に示したとおりである。
【００９３】
続いて、電解エッチングを行った。電解液はＮａＣｌとし、事前に所望の洗浄溝が形成されるよう、電流密度調整を行った。電解条件は、２０％のＮａＣｌ水溶液中で２５℃、電流密度８Ａ／ｄｍ2、通電時間：３ｍｉｎとした。エッチング終了後の鋼板表面を観察し、厚膜部のうちレーザーが照射された部分においてレジストが完全に除去されたものについては「照射部レジスト除去」を「○」、レジストが除去できていなかったものを「×」とした。エッチング後、鋼板の表裏面に残ったレジストをＮａＯＨ水溶液にて除去した。前記ＮａＯＨ水溶液の液温は、５０〜７０℃に保持した。その後、水洗および表面洗浄を行った。
【００９４】
上記試験の結果、レジスト除去部の長さと間隔が本発明の条件を満たすＮｏ．１〜４においては、エッチングによって線状溝を形成することができた。そのうち、Ｎｏ．１、２ではレーザーの出力または照射エネルギーが大きいため、レーザー照射によって厚膜部のレジストが部分的に除去されてしまったが、Ｎｏ．３、４ではレーザー照射によって厚膜部のレジストが除去されることもなく、高い精度で線状溝を形成することができた。また、これらの実施例では、線状溝を形成する部分に存在するレジストをすべて除去する必要がなく、レジスト除去部を離散的に形成するのみでよいため、気化させるレジストの量を最小限とすることができた。これにより、頻繁に装置のメンテナンスを行うことなく、安定して線状溝の形成を行うことができた。
【００９５】
一方、厚膜部の長さを６００ｍｍとしたＮｏ．５においては、レジスト除去部の長さは本発明の条件を満たしていたものの、隣接するレジスト除去部の間隔が６００ｍｍと大きいため、エッチング工程において、レーザーが照射された部分のレジストを鋼板の幅方向全域にわたって除去することができなかった。その結果、適正な形状の線状溝が形成されなかった。また、タイプ３のグラビアセルパターンを用いたＮｏ．６では、鋼板の表面全体に、厚さ１μｍで均一にレジストが塗布された。その結果、レーザーを照射した領域全体でレジストが除去されて、多量のヒュームが発生した。このように板幅全域にわたってレジストをレーザーで除去する方法では、揮発したレジストの成分が装置に付着するため、長時間にわたり均一なビーム品質を得ることができず、溝形状がばらつく。
【００９６】
【表３】
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【００９７】
＜実施例２＞
エネルギービームとして電子ビームを用いる方法により、鋼板の表面に線状溝を形成した。基材として、実施例１で用いたものと同様の方向性電磁鋼板を用い、その表面に、膜厚１μｍとなるようグラビアオフセット印刷で均一にレジストを塗布した。２００℃、３０ｓｅｃで乾燥を行った後、圧延方向の間隔３．５ｍｍで、板幅方向に平行に走査しながら電子ビームを照射した。電子ビームの照射条件を表４に示す。
【００９８】
続いて、実施例１と同様の方法で、電解エッチングとその後の洗浄を行った。エッチング終了時点には、鋼板表面を観察して「照射部レジスト除去」を評価した。前記評価においては、電子ビームが照射された部分におけるレジストが除去できていたものをが「○」、レジストが残存していたものを「×」とした。評価結果は表４に示したとおりである。
【００９９】
Ｎｏ．７の実施例では、速度Ｖ1：１４０ｍ／ｓｅｃでの低速走査と、速度Ｖ2：２８０ｍ／ｓｅｃでの高速走査を交互に繰り返しながら電子ビーム照射を行った。低速走査部の走査長さは３ｍｍ、高速走査部の走査長さは３０ｍｍとした。電子ビーム照射後の時点では、前記低速走査部では、電子ビームの照射によってレジストが除去されてレジスト除去部が形成されていたが、高速走査部にはレジストが除去されず残っていた。そして、その後のエッチングによって、高速走査部のレジストも十分に除去され、鋼板表面へ線状溝の形成が適正に行われた。
【０１００】
これに対して、Ｎｏ．８では、一定の速度（２８０ｍ／ｓｅｃ）で電子ビームを走査し、低速走査部を設けなかった。その結果、レジスト除去部を適切に形成することができず、電子ビームが照射された部分のレジストが、エッチングによっても完全に除去されなかった。また、エッチング後に鋼板表面に形成された溝の幅や深さは不均一であった。
【０１０１】
【表４】
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【符号の説明】
【０１０２】
１０    鋼板
２０    レジスト
２１    レジスト除去部
２２    エッチング液浸入部
３０    グラビアセル
１００  グラビアオフセット印刷装置
１０１  ピックアップロール
１０２  インキ
１０３  グラビアロール
１０４  グラビアセル
１０５  ドクターブレード
１０６  オフセットロール
１０７  被印刷物
１１０  鋼板
１１１  レジスト
１１２  非塗布部
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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