本發(fā)明涉及由多個磁性材料的磁性圖案與非磁性材料的非磁性圖案相鄰形成的層形成的功能性輥體及其制造方法。

背景技術(shù)：

一直以來，凹印制版輥?zhàn)鳛榫哂邪疾康妮侒w為人所知。凹印制版輥的一般制造工序如專利文獻(xiàn)1的現(xiàn)有技術(shù)一欄所記載，即如下程序：搬入-鉻剝離-修正研磨/落版研磨-脫脂-水洗-酸洗-水洗-鍍硫酸銅-磨石研磨-涂布形成感光膜-通過激光曝光裝置影印圖像-顯影-蝕刻-防蝕層剝離-鍍鉻-砂紙拋光-搬出。

此外，已從專利文獻(xiàn)2中知曉采用dlc作為表面強(qiáng)化覆蓋層的凹印制版輥。

此外，專利文獻(xiàn)3、專利文獻(xiàn)4中記載了有關(guān)凹印制版輥的全自動制造系統(tǒng)。

另一方面，對于用于各種的裝置的輥體，已知有油壓、氣壓式輥體(專利文獻(xiàn)5及專利文獻(xiàn)6)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

[專利文獻(xiàn)1]日本發(fā)明專利公開2004-223751

[專利文獻(xiàn)2]日本發(fā)明專利公開2007-130996

[專利文獻(xiàn)3]wo2007/135898

[專利文獻(xiàn)4]wo2011/125926

[專利文獻(xiàn)5]日本實(shí)用新型注冊第3088245號

[專利文獻(xiàn)6]日本實(shí)用新型公開平成5-1063

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

本發(fā)明申請人發(fā)現(xiàn)可通過在具有凹部的輥體的凹部埋設(shè)磁性材料或非磁性材料，制成一種新型功能性輥體，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

即，本發(fā)明的目的在于提供由多個磁性圖案與非磁性圖案相鄰形成的層組成的功能性輥體及其制造方法。

解決問題的技術(shù)手段

為了解決上述問題，本發(fā)明的功能性輥體至少包括輥體主體；具有由磁性材料或非磁性材料的任一者構(gòu)成的第一材料層所形成的輥體主體的凹部，從而形成的第一凹部圖案與第一非凹部圖案所形成的第一圖案、及由埋設(shè)于所述第一凹部圖案的磁性材料或非磁性材料的任一者所形成的第一功能性圖案，所述第一材料層由磁性材料構(gòu)成的情況下，在所述第一凹部圖案埋設(shè)非磁性材料，所述第一材料層由非磁性材料構(gòu)成的情況下，在所述第一凹部圖案埋設(shè)磁性材料，從而使所述磁性材料的磁性圖案和所述非磁性材料的非磁性圖案相鄰形成的第一功能性圖案部；以及在比所述第一凹部圖案淺的輥體主體位置處，具有由磁性材料或非磁性材料的任一者構(gòu)成的第二材料層形成的輥體主體的凹部，從而形成的第二凹部圖案與第二非凹部圖案所形成的第二圖案、及由埋設(shè)于所述第二凹部圖案的磁性材料或非磁性材料的任一者所形成的第二功能性圖案，所述第二材料層由磁性材料構(gòu)成的情況下，在所述第二凹部圖案埋設(shè)非磁性材料，所述第二材料層由非磁性材料構(gòu)成的情況下，在所述第二凹部圖案埋設(shè)磁性材料，從而使所述磁性材料的磁性圖案和所述非磁性材料的非磁性圖案相鄰形成的第二功能性圖案部。

本發(fā)明的功能性輥體是由多層的第一功能性圖案部與第二功能圖案部形成，只需至少包含第一功能性圖案部和第二功能性圖案部即可，所以也可進(jìn)一步設(shè)置第三功能性圖案部、第四功能性圖案部，以形成多層結(jié)構(gòu)。

此外，方便起見，雖稱作所述第一材料層和所述第二材料層，所述第一材料層和所述第二材料層的材質(zhì)也可相同。此外，第一功能性圖案與第二功能性圖案兩者也可皆作成磁性材料或非磁性材料。

優(yōu)選地，所述第一功能性圖案及/或所述第二功能性圖案在所述輥體主體的徑向和/或軸向呈線狀地，交替地形成。

優(yōu)選地，所述第一功能性圖案及所述第二功能性圖案線性地形成，所述第一功能性圖案與所述第二功能性圖案正交地形成而成。

優(yōu)選地，所述輥體主體的凹部由激光制版制作而成。關(guān)于激光制版技術(shù)，可應(yīng)用專利文獻(xiàn)1～4中所公開的技術(shù)。

優(yōu)選地，所述磁性圖案是從由fe、ni、co所組成的群組中的至少一種磁性材料構(gòu)成。也可采用這些的合金。

優(yōu)選地，所述非磁性圖案是從由cu、al所組成群組中的至少一種非磁性材料構(gòu)成。也可采用這些的合金。

優(yōu)選地，所述磁性圖案及非磁性圖案由金屬材料而成，通過金屬鍍層而形成。

優(yōu)選地，所述輥體主體的凹部的開口寬度為1μm～1000μm。此外，較優(yōu)選1μm～50μm，更優(yōu)選1μm～20μm。

優(yōu)選地，所述輥體主體的凹部的深度為1μm～1000μm。此外，較優(yōu)選1μm～50μm，更優(yōu)選1μm～20μm。

本發(fā)明裝置，是具備上述功能性輥體的裝置。例如，具備本發(fā)明功能性輥體的油壓缸或氣缸、只要為具備該等的工作機(jī)械、以及機(jī)器人、線性傳感器、mems(microelectromechanicalsystems)、航空器、人造衛(wèi)星等可具備本發(fā)明的功能性輥體的裝置則皆包含。

優(yōu)選地，在所述功能性輥體的外周面附近配置磁通檢測手段。關(guān)于磁通檢測手段，例如為制成環(huán)狀的線圈等。

本發(fā)明的功能性輥體的制造方法，是為了制造所述功能性輥體的功能性輥體的制造方法，包括：在輥體主體周面形成由磁性材料或非磁性材料任一者構(gòu)成的第一材料層的工序；在所述第一材料層的表面涂布防蝕層的工序、及將所述防蝕層激光曝光的工序；形成有第一凹部圖案與第一非凹部圖案的第一圖案的工序；在所述第一圖案的凹部，埋設(shè)從磁性材料或非磁性材料中的任一者而形成第一功能性圖案，從而形成所述磁性材料的磁性圖案與所述非磁性材料的非磁性圖案相鄰形成的第一功能性圖案部的工序；在形成了所述第一功能性圖案的輥體主體周面形成由磁性材料或非磁性材料任一者構(gòu)成的第二材料層的工序；在所述第二材料層的表面涂布防蝕層的工序、及將所述防蝕層激光曝光的工序；形成第二凹部圖案與第二非凹部圖案的第二圖案的工序；在所述第二圖案的凹部，埋設(shè)由磁性材料或非磁性材料中任一者形成的第二功能性圖案，從而形成所述磁性材料的磁性圖案與所述非磁性材料的非磁性圖案相鄰形成的第二功能性圖案部的工序。

優(yōu)選地，所述第一功能性圖案以及/或所述第二功能性圖案在所述輥體主體的徑向及/或軸向線狀地，交替地形成。

優(yōu)選地，所述第一功能性圖案及所述第二功能性圖案線狀地形成，所述第一功能性圖案與所述第二功能性圖案正交地形成。

優(yōu)選地，所述輥體主體的凹部由激光制版制作而成。關(guān)于激光制版技術(shù)，可應(yīng)用專利文獻(xiàn)1～4中公開的技術(shù)。

優(yōu)選地，所述磁性圖案是從由fe、ni、co所組成群組中的至少一種磁性材料構(gòu)成。也可為采用了這些的合金。

優(yōu)選地，所述非磁性圖案是從由cu、al所組成群組中的至少一種非磁性材料構(gòu)成。也可為采用了這些的合金。

優(yōu)選地，所述磁性圖案及非磁性圖案由金屬材料而成，進(jìn)一步包括將所述磁性圖案及所述非磁性圖案進(jìn)行所述金屬鍍層的工序。

優(yōu)選地，本發(fā)明的功能性輥體的制造方法通過全自動激光凹印制版系統(tǒng)而進(jìn)行。關(guān)于全自動激光凹印制版系統(tǒng)，可應(yīng)用在專利文獻(xiàn)3及4所公開的系統(tǒng)。尤其地，設(shè)置在專利文獻(xiàn)4公開的數(shù)個非行走型的工業(yè)機(jī)器人，所述工業(yè)機(jī)器人彼此傳遞母料而依次移送至處理單元，制作處理具有凹部的輥體的系統(tǒng)在關(guān)于生產(chǎn)效率、防止灰塵產(chǎn)生等的方面尤為適合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比的技術(shù)效果

通過本發(fā)明，本發(fā)明具有可提供多個磁性圖案與非磁性圖案相鄰形成的層結(jié)構(gòu)的功能性輥體及其制造方法的顯著效果。

附圖簡要說明

圖1為展示本發(fā)明的功能性輥體的一個實(shí)施方式的部分剖面的示意圖。

圖2為展示本發(fā)明的功能性輥體的制造方法的示意圖，展示(a)第一圖案形成工序、(b)第一功能性圖案部的形成工序、(c)形成第二材料層的工序、(d)第二圖案的形成工序、(e)第二功能性圖案部的形成工序、(f)表面硬化被膜形成工序的主要部分剖面示意圖。

圖3為展示本發(fā)明的功能性輥體的示意圖，(a)是第一功能性圖案線狀地在輥體主體上徑向形成，第二功能性圖案在輥體主體上軸向形成的示意圖，(b)是第二功能性圖案線狀地在輥體主體上徑向形成，第一功能性圖案在輥體主體上軸向形成的示意圖。

圖4是本發(fā)明的功能性輥體的外周面附近配置了磁通檢測手段的裝置的示意圖。

圖5是按實(shí)施例1制作的功能性輥體的軸向放大剖面照片。

實(shí)施方式

在下文中說明本發(fā)明的實(shí)施方式，顯然這些實(shí)施方式是作為示例示出的，所以只要不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想，則可進(jìn)行各種變形。另外，相同部件以相同標(biāo)號表示。

在圖1，標(biāo)號10表示本發(fā)明的功能性輥體的一個實(shí)施方式。

功能性輥體10至少包括：輥體主體12；在輥體主體12的，磁性材料或非磁性材料的任一者形成的第一材料層所形成的凹部，從而形成有第一凹部圖案16與第一非凹部圖案18的第一圖案20、以及由在所述第一凹部圖案16埋設(shè)的磁性材料或非磁性材料的任一者形成的第一功能性圖案22；所述第一材料層14是磁性材料構(gòu)成的情況下，在所述第一凹部圖案16埋設(shè)非磁性材料，所述第一材料層14是非磁性材料構(gòu)成的情況下，在所述第一凹部圖案16埋設(shè)磁性材料，從而形成所述磁性材料的磁性圖案與非磁性材料圖案相鄰形成的第一功能性圖案部24；以及具有比輥體主體12的所述第一凹部圖案16淺的位置形成的，在輥體主體12的，由磁性材料或非磁性材料任一者構(gòu)成的第二材料層26形成的凹部，從而形成第二凹部圖案28與第二非凹部圖案30形成的第二圖案32、以及在所述第二凹部圖案28埋設(shè)的磁性材料或非磁性材料的任一者形成的第二功能性圖案34；所述第二材料層26是磁性材料構(gòu)成的情況下，在所述第二凹部圖案28埋設(shè)非磁性材料，所述第二材料層26是非磁性材料構(gòu)成的情況下，在所述第二凹部圖案28埋設(shè)磁性材料，從而形成所述磁性材料的磁性圖案與非磁性材料的非磁性圖案相鄰形成的第二功能性圖案部36。

制造功能性輥體10時，如在圖2明確所示，準(zhǔn)備在周面形成由磁性材料或非磁性材料的任一者構(gòu)成第一材料層14的輥體主體12。

接著，在所述輥體主體12的第一材料層14的表面涂布防蝕層，將所述防蝕層激光曝光，進(jìn)一步進(jìn)行蝕刻(腐蝕)等，使得形成凹部，從而形成有第一凹部圖案16與第一非凹部圖案18的第一圖案20(圖2(a))。關(guān)于在所述輥體主體12的第一材料層14的表面形成凹部的方法，可采用例如專利文獻(xiàn)1～4中公開的方法。

接著，在所述形成的第一圖案20的凹部，埋設(shè)由磁性材料或非磁性材料的任一者形成的第一功能性圖案22，從而使所述磁性材料的磁性圖案與所述非磁性材料的非磁性圖案以相鄰的方式形成第一功能性圖案部24(圖2(b))。

接著，在形成了第一功能性圖案22的輥體主體12的周面形成由磁性材料或非磁性材料的任一者構(gòu)成的第二材料層26(圖2(c))。

接著，在所述輥體主體12的第二材料層26的表面涂布防蝕層，將所述防蝕層激光曝光，進(jìn)一步進(jìn)行蝕刻(腐蝕)等，使得形成凹部，從而形成有第二凹部圖案28與第二非凹部圖案30的第二圖案32(圖2(d))。關(guān)于在所述輥體主體12的第二材料層26的表面形成凹部的方法，如上所述，可采用例如專利文獻(xiàn)1～4中公開的方法。

接著，在所述形成的第二圖案32的凹部，埋設(shè)由磁性材料或非磁性材料任一者形成的第二功能性圖案34，從而使所述磁性材料的磁性圖案與所述非磁性材料的非磁性圖案以相鄰的方式形成第二功能性圖案部36(圖2(e))。

如此完成本發(fā)明的功能性輥體10。

以圖2的實(shí)施例而言，例如，所述輥體主體12的第一材料層14是由銅等非磁性材料構(gòu)成的情況下，在該所述輥體主體12的第一材料層14的表面涂布防蝕層，將所述防蝕層激光曝光，進(jìn)一步蝕刻銅，從而形成第一凹部圖案16。然后，將由鎳等磁性材料所成的第一功能性圖案22埋設(shè)在第一凹部圖案16，在凹部埋設(shè)的磁性圖案與由非磁性材料形成的非凹部圖案18相鄰。另外，在本發(fā)明中，在第一凹部圖案16埋設(shè)的功能性圖案含有由磁性材料形成的圖案或由非磁性材料形成的圖案的任一者。

同樣地，例如，所述輥體主體12的第二材料層26是由銅等非磁性材料構(gòu)成的情況下，在該所述輥體主體12的第二材料層26的表面涂布防蝕層，將所述防蝕層激光曝光，進(jìn)一步蝕刻銅，從而形成第二凹部圖案28。然后，將由鎳等磁性材料所成的第二功能性圖案34埋設(shè)在第二凹部圖案28，在凹部埋設(shè)的磁性圖案與由非磁性材料形成的非凹部圖案相鄰。另外，在本發(fā)明中，在第二凹部圖案28埋設(shè)的功能性圖案含有由磁性材料形成的圖案或由非磁性材料形成的圖案的任一者。

此外，如果需要進(jìn)一步的強(qiáng)度，也可在該功能性輥體10的表面通過鉻、dlc等眾所周知的表面硬化被膜材料，形成表面硬化被膜38，作成如圖2(f)所示的功能性輥體10′。

另外，圖示的實(shí)施例雖然作為所述輥體主體12的實(shí)施例，但示出采用的是實(shí)心輥，也可采用空心輥。所述輥體主體12的材質(zhì)雖然不限，但其周面必需由磁性材料或非磁性材料的任一者構(gòu)成。

圖1的實(shí)施例中，如圖3(a)所示，示出第一功能性圖案22線狀地形成于輥體主體12的徑向，第二功能性圖案34形成于輥體主體12的軸向的例子。

此外，也可如圖3(b)所示，作成這樣：第二功能性圖案34線狀地形成于輥體主體12的徑向，第一功能性圖案22形成于輥體主體12的軸向的功能性輥體40。

接著，圖4圖示了在本發(fā)明的功能性輥體10的外周邊附近配置磁通檢測手段42的裝置的示意圖。在圖4中，磁通檢測手段42示出采用磁通檢測線圈為例。由此，例如，在油壓缸、氣壓缸的活塞桿使用本發(fā)明的功能性輥體10時，因?yàn)槟苷_地檢測出活塞桿的位置，使得可進(jìn)行正確的位置檢測、控制。進(jìn)一步地，功能性圖案的寬度能制作成例如1～1000μm程度的各種寬度，因此也可適用于如mems的微細(xì)產(chǎn)品。

實(shí)施例

雖然以下列舉實(shí)施例進(jìn)一步具體說明本發(fā)明，但顯然這些實(shí)施例是作為示例示出的，不應(yīng)作為限定性的解釋。

實(shí)施例1

在輥體主體方面，準(zhǔn)備圓周600mm、面長1100mm、厚度10mm的鋁制空心輥，利用newfx(新克株式會社公司制的全自動激光制版系統(tǒng))，進(jìn)行功能性輥體的制造。首先，將作為被處理輥的空心輥裝到鍍銅槽中，使空心輥完全沒入到電鍍液中，以30a/dm2、6.0v形成80μm的銅鍍層。鍍層表面沒有出現(xiàn)凸塊、坑洞，得到成為第一材料層的均勻的銅鍍層。用雙頭型研磨機(jī)(新克株式會社公司制的研磨機(jī))對此銅鍍層表面進(jìn)行研磨，使該銅鍍層的表面成為均勻的研磨面。

接著，在所述形成的銅鍍層表面涂布(噴注式涂布機(jī))感光膜(熱阻：tser2104e4(新克株式會社制))，進(jìn)行干燥。所得感光膜的膜厚用膜厚計(fillmetrics公司制f20、松下科貿(mào)公司(matsushitatechnotrading)販賣)進(jìn)行計算，結(jié)果為4μm。接著，將影像進(jìn)行激光曝光顯影。所述激光曝光采用laserstreamfx，在500mj/cm²的條件下對指定的圖案進(jìn)行曝光。此外，所述顯影，使用tld顯影液(新克株式會社公司制顯影液)，以顯影液稀釋比率(原液1∶水7)在24℃進(jìn)行90秒鐘，形成指定的防蝕圖案。接著，所述形成的防蝕圖案作為蝕刻防護(hù)，從而將銅鍍層腐蝕。腐蝕液采用氯化銅液，在35℃進(jìn)行20秒鐘噴灑。接著，使用氫氧化鈉，以20g/l的稀釋比率，在40℃進(jìn)行180秒鐘，進(jìn)行防蝕圖案的防蝕層剝離。

以這種方式，從在第一材料層的表面線狀地在軸向形成凹部，從而得到第一凹部圖案與第一非凹部圖案的具有凹部的輥體。凹部的開口寬度為20μm，深度為4μm。

將得到的具有凹部的輥體裝到鍍鎳槽，使該具有凹部的輥體完全沒入到電鍍液中，以2a/dm²、6.0v的條件進(jìn)行20μm的鍍鎳，從而埋設(shè)功能性圖案。非凹部圖案的表面也實(shí)施鎳鍍，但使用雙頭型研磨機(jī)(新克株式會社制研磨機(jī))研磨，使非凹部圖案表面露出。

將所述露出了非凹部圖案表面的空心輥裝到鍍銅槽中，使空心輥完全沒入到電鍍液中，以30a/dm²、6.0v形成20μm的銅鍍層。鍍層表面沒有出現(xiàn)凸塊、坑洞，得到成為第二材料層的均勻的銅鍍層。用雙頭型研磨機(jī)(新克株式會社制研磨機(jī))對此銅鍍層表面進(jìn)行研磨，使該銅鍍層的表面成為均勻的研磨面。

接著，在所述形成的銅鍍層表面涂布(噴注式涂布機(jī))感光膜(熱阻：tser2104e4(新克株式會社制))，進(jìn)行干燥。所得感光膜的膜厚用膜厚計(fillmetrics公司制f20、松下科貿(mào)公司販賣)進(jìn)行計算，結(jié)果為4μm。接著，將影像進(jìn)行激光曝光顯影。所述激光曝光采用laserstreamfx，在500mj/cm²的條件下對指定的圖案進(jìn)行曝光。此外，所述顯影，使用tld顯影液(新克株式會社制顯影液)，以顯影液稀釋比率(原液1∶水7)，在24℃進(jìn)行90秒鐘，形成指定的防蝕圖案。接著，將所述形成的防蝕圖案作為蝕刻防護(hù)，從而將銅鍍層腐蝕。腐蝕液采用氯化銅液，在35℃進(jìn)行40秒鐘噴灑。接著，使用氫氧化鈉，以20g/l的稀釋比率，在40℃進(jìn)行180秒鐘，進(jìn)行防蝕圖案的防蝕層剝離。

以這種方式，在第二材料層的表面線狀地在徑向形成凹部，獲得形成第二凹部圖案與第二非凹部圖案的具有凹部的輥體。凹部的開口寬度為20μm，深度為8μm。

將得到的具有凹部的輥體裝到鍍鎳槽，使該具有凹部的輥體完全沒入到電鍍液中，以2a/dm²、6.0v的條件在凹部圖案進(jìn)行20μm的鍍鎳，從而埋設(shè)功能性圖案。在非凹部圖案的表面也實(shí)施鎳鍍，但使用雙頭型研磨機(jī)(新克株式會社制研磨機(jī))研磨，使非凹部圖案表面露出。進(jìn)一步地，實(shí)施5μm的鍍鉻，得到功能性輥體。得到的功能性輥體的軸向放大剖面照片在圖5示出。

標(biāo)號說明

10、10′、40：功能性輥體

12：輥體主體

14：第一材料層

16：第一凹部圖案

18：第一非凹部圖案

20：第一圖案

22：第一功能性圖案

24：第一功能性圖案部

26：第二材料層

28：第二凹部圖案

30：第二非凹部圖案

32：第二圖案

34：第二功能性圖案

36：第二功能性圖案部

38：表面硬化被膜

42：磁通檢測手段