JP3081912B2 - 非磁性体の配列方法 - Google Patents

非磁性体の配列方法

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JP3081912B2 JP09237934A JP23793497A JP3081912B2 JP 3081912 B2 JP3081912 B2 JP 3081912B2 JP 09237934 A JP09237934 A JP 09237934A JP 23793497 A JP23793497 A JP 23793497A JP 3081912 B2 JP3081912 B2 JP 3081912B2
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    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F1/44Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、非磁性粒子等の
非磁性体を配列させる方法に関するものである。この発
明は微細研削加工技術、微細部品の組立て技術、及び微
細装飾技術の分野で利用可能である。
【0002】
【従来の技術】微細研削加工において使用する砥石は直
径が数μm以下のダイヤモンド砥粒を樹脂などのバイン
ダで固めて構成している。従来は砥石表面におけるダイ
ヤモンド砥粒の分布パターンの制御はなされておらず、
アットランダムに分布している。。最近、このダイヤモ
ンド砥粒を規則的に並べると、研削加工の精度、効率が
著しく改善されることが知られてきた。しかし、非常に
多数のダイヤモンド砥粒を一つ一つつまみハンドリング
することは、その作業コストから考えて、非現実的であ
る。これに対してダイヤモンド砥粒に磁性材料をコーテ
ィングして、外部から磁場を印加し、磁気の力で強制的
に配列させる方法が考案されている。しかし、ダイヤモ
ンド砥粒に磁性材料をコーティングするのは非常にコス
ト高であり、さらに砥粒にコーティングされる磁性材料
の量は僅かなため1T前後の強磁場を印加しないと砥粒
の配列は起こらない。この他、最近開発が進められてい
るマイクロマシンなど微小な機械部品の組立の際にも、
これらの微小部品の方向を揃えて規則正しく配列する必
要があり、これら部品が非磁性材料から構成されること
が多い。さらに微細装飾などにおいても、ダイヤモンド
粒などの非磁性粒子の分布を制御する必要がある。しか
しこれらの非磁性粒子の取り扱いには、まだ適当な取り
扱いの簡易化を可能とする技術が開発されていない。
【0003】
【解決しようとする課題】そこでこの発明の発明者は先
に非磁性体配列方法を開発した(平成9年特許願第22
2150号(発明の名称「非磁性体配列方法」)の明細
書及び図面参照)。この開発された非磁性体配列方法
は、非磁性粒子を磁性流体中に混入して基板面上に展開
し、前記基板面に対して水平または垂直な一様な直流磁
界を、またはこれに交流磁界を重ねて作用させることに
よって非磁性粒子を面内に又は立体的に配列させること
を内容とするものであり、この開発された非磁性体配列
方法は、非常に安価かつ容易に砥粒などの非磁性粒子を
規則正しく配列して、微細研削加工技術、微細部品の組
立て技術、及び微細装飾技術に使用可能である。しか
し、この開発された非磁性体配列方法においては、これ
ら配列された粒子の配列間隔(λ)は、粒子の大きさ、
比重、磁性流体中の粒子密度、粒子の界面状態、外部磁
場強度等様々な要因に依存し、一様印加磁場の強度だけ
で制御するのは困難でありかつ不安定である場合があ
る。とくに磁性流体中に含まれる非磁性粒子の量が増え
ると、一本一本のチェーンが繋がったりするようにな
り、実用上その制御は困難になる場合も考えられる。
【0004】この発明は上記のごとき事情に鑑みてなさ
れたものであって、非常に安価かつ容易に非磁性粒子を
規則正しく配列し、微細研削加工技術、微細部品の組立
て技術、及び微細装飾技術に使用可能であり、かつ粒子
の配列間隔の制御が特に容易な非磁性体の配列方法を提
供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的に対応して、こ
の発明の非磁性体の配列方法は、非磁性体を磁性流体中
に混入して磁気パターンを記録した磁気記録媒体上に展
開し、前記磁気記録媒体面に対して水平な一様な直流磁
界を、またはこれに交流磁界を重ねて作用させることに
よって非磁性体を面内に又は立体的に配列させることを
特徴としている。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を一実施の
形態を示す図面について説明する。まず、非磁性粒子配
列方法の原理について説明する。図1に示すように、配
列しようとする非磁性粒子1は磁性流体2中に混入して
混合流体3とし(図1a)、混合流体3を基板4の表面
5上に展開する(図1b)。基板4の表面5は磁気パタ
ーンを記録した磁気記録媒体である。また基板4の表面
5は平面又は曲面である。次に基板4の表面5に対して
外部から水平(図1c)(基板4の表面5に平行)な一
様な直流磁界Hを作用させる。
【0007】まず説明の便宜上、基板4の表面5が磁気
パターンを記録した磁気記録媒体でなく、通常の非磁性
材料製の基板であって、したがって混合流体3に基板4
からの漏洩磁界が作用していない状態での非磁性粒子の
配列状態を説明すると、外部から基板4の表面5に対し
て外部磁界(H)を印加しない状態では基板4の表面5
上の非磁性粒子5の分布は図2に示すようにアットラン
ダムであるが、外部から基板4の表面5に対して平行に
一様な直流磁界(H)を加えた場合(図1c)は、図3
aに示すように、磁場と平行な方向の2つの非磁性粒子
間には引力が働き、磁場の方向と垂直な方向の粒子間に
は反発力が働くため、非磁性粒子は外部から加えた磁場
と平行な方向に直線的なチェーン状に繋がって配列する
(図3b)。これが水平磁場を利用した非磁性粒子の配
列の制御の原理である。しかしこの場合には一様印加磁
場の強度だけで微粒子の配列間隔を制御するのは困難で
ありかつ不安定である場合があるのは前述のとおりであ
る。
【0008】そこでこの発明では非磁性粒子1を混入し
た磁性流体2を展開する基板4の表面5を予め磁気パタ
ーンを記録した磁気記録媒体とする。これにより磁気流
体を貫く一様な外部磁界Hは磁気記録媒体からの漏洩磁
界により変調され、図4aに示すように非磁性粒子は磁
気パターンに応じた配列制限を受けて、その配列間隔を
磁気記録の周期で安定に制御することができる。このと
き、磁気記録するパターン周期(λ,λ/2)は、非磁
性粒子の直径(d)との比λ/dが1倍以上、10倍以
下にすることが望ましい。この様に、配列間隔(λ)を
制御することにより、例えば非磁性粒子を砥粒とすれ
ば、様々な研削材料に対して目詰まりの起0しにくい効
率的な砥石面を形成できる。さらに、λ/dが10倍以
上になると、図4−bに示すように非磁性粒子は、磁性
流体液膜自体の磁場による界面変形に運ばれて、立体的
な配列をするようになる。
【0009】これをこのまま固定化すると、様々な表面
形状の非磁性粒子の集合表面例えば砥石面を形成でき
る。この様な砥石を使って研削を行えば、微細加工を迅
速に行える。
【0010】また、直流磁界に交流磁界を重ね合わせて
印加することで磁性流体中に混入する以前に形成された
不安定な微粒子や部品間の凝集を壊して、より正確に一
つ一つの微粒子や部品を配列させることができる。
【0011】
【発明の効果】この発明の非磁性体の配列方法では、磁
気パターンを記録した磁気記録媒体からの漏洩磁界を利
用して非磁性粒子の配列間隔を制御し、粒子の配置を制
御することができるため、例えばこの発明を砥石に適用
すれば、直径が数μm以下の微細砥粒を用いる超精密研
削用の砥石を規則的に並べることができ、高精度な研削
を行うために砥径を小さくしても目詰まりを起し難くな
り、寿命が延長する。また、砥粒の方向と間隔を揃える
ことができるため、各砥粒の働きが一様になり、部分的
に深く抉られたりすることがなく、超精密な加工が容易
となる。またマイクロマシンのマイクロパーツの組み立
てや、微細装飾におけるダイヤモンド粒などの非磁性粒
子の分布の制御にこの発明を適用すれば、作業を簡単化
することができる。しかもこの発明では粒子の取り扱い
には、磁力で吸着することによって行うのではないの
で、非磁性粒子の取り扱いの簡易化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】非磁性粒子配列の行程を示す行程説明図
【図2】外部磁場を印加しない場合の非磁性粒子の分布
状態を示す説明図
【図3】面内方向外部磁場を印加した場合の非磁性粒子
の分布状態を示す説明図
【図4】磁気記録媒体を使用した場合の非磁性粒子の分
布状態を示す説明図
【符号の説明】
1 非磁性粒子 2 磁性流体 3 混合流体 4 基板 5 表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−9351(JP,A) 特開 昭62−173166(JP,A) 特開 昭60−118466(JP,A) 特開 昭60−67057(JP,A) 特開 昭60−242963(JP,A) 特開 昭61−214968(JP,A) 特開 昭53−27193(JP,A) 特開 昭61−244458(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24D 3/00 B23P 19/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非磁性体粒子を磁性流体中に混入して
    磁気パターンを記録した磁気記録媒体上に展開し、前記
    磁気記録媒体面に対して一様な直流磁界を、またはこれ
    に交流磁界を重ねて印加させることによって非磁性体
    を面内に又は立体的に配列させるとともに、上記磁気
    パターンに応じて上記配列の間隔を制御することを特徴
    とする非磁性体の配列方法。
  2. 【請求項2】 前記直流磁界は前記基板面に対して水
    平または垂直な直流磁界であることを特徴とする請求項
    1記載の非磁性体の配列方法。
  3. 【請求項3】 前記磁気記録媒体面は平面又は曲面で
    あることを特徴とする請求項1記載の非磁性体の配列方
    法。
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