JP3168284B2 - 配列した非磁性体の固定化方法 - Google Patents

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て固定化す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】非磁性粒子の配列を制御する技術が必要
とされている。例えば、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石を樹脂等
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石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を規則正しく配列
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】そこでこの発明の発明者は先に二つの非磁
性粒子配列方法を開発した（この特許出願と同日付の特
許出願（発明の名称「非磁性体配列方法」及び同日付の
特許出願（発明の名称「非磁性体の配列方法」）参
照）。この開発された第一の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、また第二の非磁
性体の配列方法は、非磁性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水平な一様な直流磁界を作用さ
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る。これらの開発され
た非磁性体配列方法及び非磁性体の配列方法は、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。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかし、ここで問題となるの
が上記の非磁性粒子配列方法及び非磁性体の配列方法で
配列された非磁性粒子の固定方法である。配列された非
磁性粒子をそのまま製品として使用しようとする時、例
えば砥石として使用する時には、非磁性粒子の正しい配
列をそのまま維持したまま、非磁性粒子を強固に固定す
る必要がある。特に上記の非磁性体配列方法及び非磁性
体の配列方法で配列された非磁性粒子の周囲には磁性流
体が介在するので、その影響も問題となり得る。

【０００５】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、配列された非磁性粒子を強固に固定
して、そのまま製品として使用することができる非磁性
粒子の固定方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【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固定化方法は、磁性流体中に混入さ
れて基板面上に配列された非磁性体の固定化方法であっ
て、前記非磁性体の前記配列が完了した後に前記非磁性
体を固定することを特徴としている。

【０００７】

【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は非磁性材
料製の板状体また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。

【０００８】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または垂直（図１ｄ）（基板４の表面５に垂直）な一
様な直流磁界を作用させる。これにより、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
子は配列される。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した場合は、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、非磁性粒子は磁気パターンに応じた配列制限を
受けて配列し、または磁気記録媒体からの漏洩磁界の影
響を受けず、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。これらの配
列の一例を図２に示す。これらの配列の非磁性粒子をこ
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。

【０００９】次にこのように配列された非磁性粒子の固
定化の方法について説明する。図３に示すように、まず
第一の方法として、磁性流体で非磁牲粒子（ダイヤモン
ド等）が配列された基板に無電解メッキを行う。これを
基板から剥離し、メッキ材の側に転写された非磁性粒子
（ダイヤモンド等）の付着面の汚れ２ａを洗浄後、更に
電気メッキを施し、微細に配列された非磁性粒子（ダイ
ヤモンド等）を金属（メッキ材）の中に埋め込む。その
後、埋め込まれた非磁性粒子（ダイヤモンド等）が表面
に現れるまで電解研磨を施し、より強固な砥石面を形成
できる。また第二の方法として、磁性流体で非磁牲粒子
（ダイヤモンド等）が配列された基板に金属薄膜を蒸着
もしくはスパッタリングによって導電膜を形成した後、
電気メッキを行う。これを基板から剥離し、メッキ材の
側に転写された非磁性粒子（ダイヤモンド等）の付着面
の汚れを洗浄後、更に電気メッキを施し、微細に配列さ
れた非磁性粒子（ダイヤモンド等）を金属（メッキ材）
の中に埋め込む。その後、埋め込まれた非磁性粒子（ダ
イヤモンド等）が表面に現れるまで電解研磨を施し、よ
り強固な砥石面を形成できる。この第一及び第二の方法
の場合、非磁性粒子の配列には、先に述べた、磁気記録
媒体を用いる方法の方が配列粒子転写の磁性流体による
汚染力が少なく、金属体による強固な固定が行える。さ
らに、上記第一、第二の固定化方法の中で、図４に示す
ように、電気メッキによる固定化法において、配列され
た非磁性粒子の転写行程を複数回繰り返すことで、非磁
性粒子を金属体内に３次元的に積層配列させることも可
能である。

【００１０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなとおり、この発
明の非磁性体の固定化方法では、配列された非磁性粒子
の周囲に磁性流体が介在しても、その影響をなくして、
配列された非磁性粒子を強固に固定して、そのまま製品
として使用することができる。

【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】非磁性粒子の分布状態に一例を示す説明図

【図３】非磁性粒子の固定化の行程を示す行程説明図

【図４】非磁性粒子の三次元配列の固定化の行程を示す
行程説明図

【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 (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ１１Ｂ 5/842 Ｇ１１Ｂ 5/842 Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24D 3/00 310 B24D 11/00 B23P 19/00 301 G11B 5/842

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性流体中に混入された非磁性体粒子
   を基板面上への配列が完了した後に前記非磁性体粒子を
   固定する非磁性体粒子の固定化方法であって、 前記磁性流体の上から無電解メッキによってメッキ膜を
   形成し又は蒸着もしくはスパッタリングによって導電膜
   を形成した後電気メッキを行ってメッキ膜を形成して非
   磁性体粒子を付着させ、 しかる後に前記基板を剥離し、かつメッキ膜上の前記非
   磁性体粒子を付着させた付着面に残留している磁性流体
   を洗浄した後、前記付着面上にメッキを施して非磁性体
   粒子をメッキ材で埋包し、次に前記埋包した非磁性体粒
   子が表面に現れるまで前記メッキ材を電解研磨をするこ
   とを特徴とする非磁性体粒子の 固定化方法。
2. 【請求項２】 前記基板は磁気記録媒体であることを
   特徴とする請求項１記載の非磁性体粒子の固定化方法。