JP2010025198A

JP2010025198A - 微細な模様を有するローラーの製造方法

Info

Publication number: JP2010025198A
Application number: JP2008186038A
Authority: JP
Inventors: Da-Jang Li; 大章李
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】ローラーの寿命を延ばし、その表面に高精度の模様を形成する。
【解決手段】精密な模様を有するローラーの製造方法は、ローラー表面上にセラミック層を鋳造するステップと、前記ローラーの表面を研削及び研磨するステップと、レーザーでローラー表面に模様を形成するステップと、ローラー表面を洗浄するステップとを含む。したがって、このようにして製造されたローラーは、従来の鋳造方法よりも精密な模様を有する。このロ−ラーの表面はスチールよりも優れた耐浸食性を有するので、前記ローラーは、より長い寿命を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ローラー、特に、微細な模様を有するローラーの製造方法に関する。

模様を有するローラーは、様々な技術分野で応用されている。例えば、そのようなローラーは、レーザー・ホログラム・ラベルの作成や、偽造防止ラベル、あるいは液晶ディスプレー（LCD）の製造に使用されるアニロックス・ローラーに模様を転写するために使用することができる。通常、ローラーは所望の模様を形成され、その模様を対象物に転写する。模様が形成されたローラーを製造する際には、スチール・ローラーの表面を先ず研削して、表面を滑らかにする。次にローラーの表面を研磨して鏡面にする。その後、鋳型を使用してローラーの表面に所望の模様を鋳造する。最後に、その後の製造物の品質を確保するため、ローラーの表面を洗浄する。

前記スチール・ローラーの材質と鋳造の限界のため、ローラーには螺旋状または四角形の模様しか形成できない。このように作成された模様のうち最も精密なものでも、現代のLCD製作の要件を満たすことはできない。その上、スチール・ローラーは浸食に対する抵抗が比較的弱い。そのため、その模様は長時間の使用後にはしばしば変形する。したがって、前記ローラーの寿命は比較的短い。

この欠点を克服するため、本発明は前記諸問題を緩和もしくは回避するような微細な模様を形成したローラーの製造方法を提供する。

本発明の目的は、ローラーの寿命を延ばし、その表面に高精度の模様を形成することである。この方法によると、ローラーの浸食による損傷を防止するため、ローラーの表面にセラミック層を形成する。次にレーザーを使用して、セラミック層に高精度の模様を形成する。

上記の目的を達成するため、前記開示されたローラーの製造方法は、スチール・ローラーの表面をくもらせるステップと、セラミック層を形成するステップと、ローラーの表面を研削するステップと、ローラーの表面を研磨するステップと、レーザーを使用してローラーに模様を形成するステップと、ローラーの表面を洗浄するステップとを含む。

前記の方法では、レーザーを使用してセラミック層の表面に模様を形成する。そのため、模様は従来の鋳造方法よりよい精度を有する。その上、本発明では先ずローラーにセラミック層を形成するので、従来の方法と比較して耐浸食性に優れ、よりすぐれた耐浸食性を有する。

本発明の他の目的、利点及び新規な特徴は、添付の図面を参照する下記の詳細な説明から、より明らかになるであろう。

図１を参照するに、本発明による方法は、下記のステップを含む。
ローラーの表面をくもらせること１００、ローラーの表面にセラミック層を形成すること１０１、ローラーの表面を研削すること１０２、ローラーの表面を研磨すること１０３、レーザーをもちいてローラーの表面に模様を形成すること１０４、さらにローラーの表面を研磨する１０５こと、及びローラーの表面を洗浄すること１０６。

ローラーの表面をくもらせるステップ１００を示す図２を参照するに、ローラーの表面はくもらされているので、粗く、鏡面ではない。くもらせる工程は、サンド・ブラスター２０を使用して達成される。圧縮空気は磨き砂を押して金属ローラー１０の表面に当て、くもった表面をその上に形成する。

ローラー表面へのセラミック層形成１０１を示す図３を参照するに、ローラー１０はプラズマ・スプレー・コーター３０に取り付けられている。プラズマ・スプレー被覆技術は、補助ボンド層をローラー１０上に鋳造するために使用される。次にセラミック粒子が前記補助ボンド層に溶射される。補助ボンド層は、７０乃至８０％のニッケル、２０−３０％のWC-Co、Cr₃C₂、Cr_３C₂―NiCr及びCrからなる。Cr_２C_３がレーザーで容易に切断されるため、セラミック粒子は、セラミック粒子は９５％のCr_２C_３からなる。セラミック粒子の残部５％は、セラミック層の耐浸食性を高めレーザーカットの容易さを高めるために、Al₂O₃、TiO₂、 ZrO₂、及びY₂O_３を含む。溶射被覆工程の間、補助ボンド層は火炎プラズマの高温で溶融される。補助ボンド層は、このようにして均等にローラー１０に被覆される。溶着された補助ボンド層は、ローラー１０に被覆されると硬化する。ローラー１０のくもった表面のため、補助ボンド層はローラーの表面に密着する。セラミック粒子は、補助ボンド層と同様にして補助ボンド層にスプレーコートされる。セラミック粒子とスチールとはうまく結合しない。したがって、補助ボンド層を備える目的は、ローラーの表面へのセラミック層の結合力を高めるためである。

ローラー表面の研削１０２を示す図４を参照するに、セラミック層で被覆されたローラー１０の表面を滑らかにするため、ローラー１０は研削機４０の上に配置されている。

ローラー表面の研磨１０３を示す図５を参照するに、研磨機５０を使用してローラーの表面を更に研磨し鏡面にする。この実施例では、研磨機５０はダイアモンド製の研磨ベルト５１を使用している。ダイアモンドは極めて硬いので、セラミック層をこれで研磨すれば、非常に滑らかな表面になる。例えば、研磨されたローラーの表面は０．１ミクロンに達することができる。

レーザー使用によるローラーへの模様形成１０４を示す図６を参照するに、数個のレーザー・ダイオードを備えたレーザー彫刻機６０が使用されている。レーザー・ダイオードにより発生されたレーザー光線は収束される。放射されたレーザーは、１０６０乃至１０６００ナノメートルの波長と、数百ワットの出力とを有する。さらに図７及び図８を参照するに、レーザー光線が、ローラー１０表面上のセラミック層の一箇所に当たると、セラミック層のその箇所は高温で溶融され、凹所１１を形成する。その箇所周辺の溶融したセラミックは、凹所１１の境界の方へ押されて盛り上がり、模様の単位を形成する。

この実施例では、ローラー１０は、LCDの製作に使用されるアニロックス・ローラーである。レーザーヘッド６１を移動させるレーザー彫刻機６０を制御することにより、レーザー光線はローラー１０に水平に当たり、複数の凹所１１を形成する。これはローラー１０に形成された模様において、１インチあたりの線数（LPI）をも制御する。各凹所１１は、模様の前列における２つの隣接する凹所１１の間の位置に対応する。したがって、隣接する凹所１１の境界は、相互に押し合い、１本の線を形成する。その結果、レーザー光線が露出を終えた後、各凹所１１の左、右、左上、右上、左下、右下の角は、隣接する凹所１１を押して、６角形を形成する。密接につながった６角形はハニカム状の模様を形成する。

さらに、レーザーの波長と出力を制御することにより、凹所１１の深さと幅も正確に制御される。例えば、３００LPIのローラー及び凹所が、７６乃至８０ミクロンの幅と、１８乃至３０ミクロンの深さと、隣接する凹所まで５乃至９ミクロンの距離を持つ場合、転写された配列フィルムの厚さは、１２００乃至１８００オングストローム（Å）である。５００LPIのローラー及び凹所が４３乃至４７ミクロンの幅と、１１乃至１６ミクロンの深さと、隣接する凹所まで４乃至８ミクロンの距離を持つ場合、転写された配列フィルムの厚さは５００乃至９００オングストローム（Å）である。したがって、異なる大きさのLCDの製造方法と応用には、異なる密度、大きさ及び深さのメッシュ模様１１１を使用することができるが、凹所１１にはセラミック層の変形によるセラミック粉末が残る。

ローラーの表面の研磨ステップ１０５は、ローラーの表面を研磨するステップ１０３と同様に行われる。しかし、このステップの目的は、レーザー彫刻後に、平坦でないセラミックの表面をさらに研磨することである。

ローラーの表面洗浄１０６を示す図９を参照するに、二酸化炭素洗浄機７０が使用されている。二酸化炭素洗浄機７０の一方のノズル７１は、ローラー表面を指向し、高圧二酸化炭素を噴射する。噴出された二酸化炭素は瞬間に固化し、凹所１１に残留するセラミック粉末に作用する。セラミック粉末は、このため凹所１１を離れる。この瞬間、二酸化炭素も固体から気体に変化する。そのため、ローラー１０には残留物がなくなる。その結果、図１０に示すように精密模様を有するローラーが完成する。

要約すれば、上記の方法で準備されたローラーは、その表面にセラミック層を有する。これにより、ローラーの耐浸食性が高くなるので、その寿命が延びる。ダイアモンドが取り付けられた研磨ベルトを使用すれば、ローラー表面は研磨されて非常に滑らかになり、プリント成果を増進する。その上、レーザー光線の波長と出力とを制御することが可能なレーザー彫刻機を使用して、所望の模様をローラーの表面に形成することができる。模様の深さと幅も制御できる。最後に、高圧二酸化炭素を使用してローラー表面を洗浄することができる。ローラー表面には、二酸化炭素も残屑も残らないから、優れた洗浄効果を発揮する。

本発明の特徴と利点を構造と機能の詳細と共に述べたが、この開示は一例であって、細部特に部品の形状、大きさ、配置については本発明の原理内で、添付の請求項の用語の広義の一般的な意味で示される限度まで変更が可能である。

本発明に係る、精密模様を有するローラーの製造方法のフローチャート。本発明に係る、ローラーの表面をくもらせるステップを示す図。本発明に係る、ローラーの表面にセラミック層を形成するステップを示す図。本発明に係る、ローラーの表面を研削するステップを示す図。本発明に係る、ローラーの表面を研磨するステップを示す図。本発明に係る、レーザーを使用してローラーの表面に模様を形成するステップを示す図。レーザーを使用した模様を有するローラー表面上のセラミック層の断面側面図である。本発明の好ましい実施例に係る模様付きローラーの頂面図である。本発明に係るローラー表面の洗浄ステップを示す。本発明により製造されたローラーの斜視図である。

符号の説明

１０ローラー
２０サンド・ブラスター
４０研削機
５０研磨機
６０レーザー彫刻機
７０二酸化炭素洗浄機

Claims

サンドブラスト技術によりローラー表面をくもらせるステップと、ローラー表面にセラミック層を形成するステップと、ローラー表面を研削するステップと、ローラー表面を研磨するステップと、レーザーを使用してローラー表面に模様を形成するステップと、ローラー表面を洗浄するステップとを含む、精密模様を有するローラーの製造方法。
セラミック層を鋳造する前に補助ボンドをローラー表面に被覆するステップを含み、前記ローラー表面上にセラミック層を形成するステップは、ローラー表面にセラミック粒子を鋳造するプラズマ・スプレー被覆技術により行う請求項１に記載の製造方法。
前記ローラー表面上に模様を形成するステップは、レーザー彫刻機を使用して行う、請求項１または２に記載の方法。