JP7056758B2 - 線状溝形成方法および線状溝形成装置ならびに方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、エッチングを利用して鋼板表面に線状溝を形成する線状溝形成方法に関し、特に、均一な形状の線状溝を形成することができ、レジスト除去のためのレーザ照射にともなう方向性電磁鋼板の磁気特性劣化を抑制することのできる線状溝形成方法に関するものである。また、本発明は、上記方法の実施に適した線状溝形成装置ならびに前記方法を用いた方向性電磁鋼板の製造方法に関するものである。

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、鋼板表面に形成された絶縁被膜の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。

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る。前記鉄損低減技術の一つに、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わかっている。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。

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、前記方法は、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、前記レジストインキが塗布されていない部分を、電解エッチング等の方法を用いて選択的にエッチングすることによって鋼板表面に溝を形成するものである。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。

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、溝断面における側面部と底面部の境界で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、レジストインキ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。

例えば、特許文献１では、レジストインキを塗布する際の、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。前記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。

特許文献２では、レジストインキ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。

これら特許文献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完全に解消することはできていないのが現状であった。

これにかわるレジストパターンの形成精度向上策として、特許文献３では、レーザを用いてレジストパターンを形成することが述べられている。すなわち、鋼板表面全体に均一にレジストを形成した後に、レジストが不要な部分にレーザ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。特許文献３では、レーザ照射によるレジスト除去が方向性電磁鋼板（地鉄）へ及ぼす影響についてさらに検討した結果、レーザの出力、ビーム径、レジスト膜厚等を制御することが重要である旨が明らかにされている。しかしながら、これらのパラメータを制御しても、所望のレジスト除去幅が得られない、もしくは溝形状のばらつき低減効果が十分でないという問題は完全には解消されない場合が存在した。

特開平１１－２７９６４６号公報 特開平７－３２５７５号公報 国際公開第２０１７／０１７９０８号

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線状溝形成方法であって、均一な形状の線状溝を形成することができ、レジスト除去のためのレーザ照射にともなう方向性電磁鋼板の磁気特性劣化を抑制することのできる線状溝形成方法を提供することを目的とする。また、本発明は前記方法の実施に適した線状溝形成装置および前記方法を用いた方向性電磁鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、レーザ照射によるレジスト除去が、特に方向性電磁鋼板（地鉄）へ及ぼす影響について詳細に検討した結果、以下の知見を得た。

（１）溝幅が狭くなりすぎると磁極のカップリングが発生して磁区細分化効果が減少してしまう。また、溝幅が大きくなると、エッチングでの電解量が増大し、製品板でのヒステリシス損の増大を招く。両観点から溝幅は１０μｍ以上１００μｍ以下とする必要がある。溝幅と、レーザ照射によってレジストが除去されたレジスト除去部のレーザ走査方向に直交する方向の幅（以下、レジスト除去幅ともいう）はほぼ一致し、レジスト除去幅はレーザのビーム径にほぼ一致するため、レーザのビーム径は１０μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましい。なお、ビーム径は、レーザ走査方向と直交する方向のビーム径であり、以下、単に、ビーム径ともいう。また、鋼板表面に対するレーザの入射角が大きくなるとレーザの照射面積が増大し、レジスト除去幅が増大し、溝幅が太くなる。狭い幅の溝を形成するために、鋼板表面に対するレーザの入射角は２０度以下とすることが必要である。なお、鋼板表面に対するレーザの入射角は、鋼板表面の法線と、鋼板表面に照射されたレーザとのなす角であり、例えば鋼板表面に対してレーザが垂直に照射されたときには、鋼板表面に対するレーザの入射角は０度である。

（２）レーザが照射された部分のレジストを完全に除去しないと溝形状不良を招き鉄損が劣化する。レーザが照射された部分のレジストを完全に除去するためには、レーザの照射エネルギーを増大させることが有効である。しかしながら、レーザの照射エネルギーを必要以上に高めると鋼板に溶融部や酸化部が形成されてしまう。この溶融部や酸化部の形成状態が、レーザビーム内の強度分布差やレジストインキの塗布厚のばらつきなどで異なり、鋼板の電解挙動に影響を及ぼし、均一な溝形状形成に悪影響を及ぼしていることが判明した。この悪影響を最小限に抑え、好適な溝幅を得るためにはレーザの照射エネルギーは３０Ｊ／ｍ未満とする必要がある。なお、レーザの照射エネルギーは、走査されるレーザの、走査長さ１ｍあたりのエネルギー量を意味する。

（３）レーザを照射する対象となる鋼板の板幅が大きい場合、板幅方向に複数のレーザ照射装置を並べ、この複数のレーザ照射装置で鋼板の板幅方向に分担してレーザを照射してレジストを除去する場合がある。このとき、鋼板表面に、板幅方向に隣り合うレーザ照射装置からそれぞれ照射されたレーザが重なる領域（以下、ラップ部ともいう）が存在すると、当該ラップ部に溶融部や酸化部が形成され、この溶融部や酸化部はその後の電解エッチングでのエッチング性に影響を与え、均一な溝形成を阻害することが明らかになった。一方、ラップ部が生じないように、前記レーザを圧延方向にずらして照射すると、レーザ照射によるレジスト除去部分が大きくなって電解量の増大を招くため、磁気特性の劣化を招く。ただし、電解エッチング性に影響を及ぼした鋼板サンプルを調査すると、溶融部や酸化部の形成は、エネルギー密度が最も高いレーザ中心が重なった場合に限定されることが判明した。そこで意図的に、隣接するレーザ照射装置からそれぞれ照射した２本のレーザのレーザ中心をレーザ走査方向と直交する方向にずらす（ビーム径の５～９５％）ことで、溶融部や酸化部の形成が防止できることが見出された。

（４）上記２本のレーザのレーザ中心のずらし幅（２本のレーザをレーザ走査方向と直交する方向へずらしたときの前記方向におけるずらし幅（レーザ中心間の距離））が小さいと溶融部や酸化部が形成され、ずらし幅が大きいと電解量が増大する。ビーム径は１００μｍ以下なので、ずらし幅の制御はμｍオーダーになり、高精度な制御が必要である。しかしながら、周辺環境（気温や湿度など）の変化による経時的な設備の位置ずれは不可避であるため、何らかの調整機能の導入が必須となる。ビーム照射位置の変更は、レーザ照射装置の備えるレーザ偏向ミラーの角度を変更させることで調整するのが一般的ではある。しかしながら、鋼板表面に対するレーザの入射角が大きくなると、鋼板表面でのレーザの照射面積が増大し、溝幅の増大を招く。よって、鋼板表面に対するレーザの入射角は、０度（鋼板表面に対して垂直）に近い方が好ましく、少なくとも２０度以下とする必要がある。よって、ビーム照射位置（レーザ中心位置）は、レーザ偏向ミラーを当該ミラーへのレーザ入射方向に前後させて調整することが、溝幅増大を防止しつつ、ビーム照射位置の制御が可能になるので、より好ましい方法である。

以上の知見に基づき、レーザ照射によるレジスト除去の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。

すなわち、本発明の要旨構成は、次のとおりである。
［１］鋼板の表面にレジストを形成するレジスト形成工程と、
前記鋼板の圧延方向を横切る方向に走査しながらレーザを照射することによって前記レーザが照射された部分のレジストを除去するレーザ走査を、前記鋼板の圧延方向に周期的に行うレーザ照射工程と、
前記レジストが除去された部分の鋼板をエッチングして線状溝を形成するエッチング工程とを有し、
前記レーザ照射工程では、
前記レジストの除去を２台以上のレーザ照射装置を用いて行い、かつ、前記レーザ照射装置からそれぞれ照射するレーザの照射エネルギーを３０Ｊ／ｍ未満、レーザの走査方向と直交する方向のビーム径を１０μｍ以上１００μｍ以下、鋼板表面に対するレーザの入射角を２０度以下とする、線状溝形成方法。
［２］鋼板の板幅方向に並べて設置した隣接するレーザ照射装置からそれぞれ鋼板表面に照射する２本のレーザのレーザ中心を、レーザの走査方向と直交する方向に、前記ビーム径の５～９５％の範囲でずらす、［１］に記載の線状溝形成方法。
［３］前記レーザ照射装置は、レーザ発振器から出射されたレーザを鋼板表面へ誘導する少なくとも１個のレーザ偏向ミラーを有し、前記レーザ偏向ミラーの位置を当該レーザ偏向ミラーへのレーザ入射方向の前後に動かすことで前記レーザ中心の位置を制御する、［２］に記載の線状溝形成方法。
［４］前記レーザ照射工程と、前記エッチング工程の間に、鋼板表面にレーザを照射してレジストを除去したレジスト除去部の撮像画像を取得する画像撮影工程を有し、
前記画像撮影工程では、鋼板の板幅方向に並べて設置した隣接するレーザ照射装置からそれぞれレーザを照射してレジストを除去したレジスト除去部のレーザ走査方向の端部の撮像画像を取得する、［１］～［３］のいずれかに記載の線状溝形成方法。
［５］前記撮像画像から、前記レジスト除去部のレーザ走査方向の端部同士が離間してレジスト除去部が不連続になっていないか、または、前記端部同士が重なったレジスト除去部の重なり部が所望の形状になっているかを監視する、［４］に記載の線状溝形成方法。［６］前記撮像画像から、前記端部同士が重なったレジスト除去部の重なり部におけるずれ量を測定し、前記ずれ量をレーザ照射装置のレーザ偏向ミラーの位置を調整する調整部にフィードバックし、前記ずれ量が予め設定した範囲内となるように、前記レーザ偏向ミラーの位置を自動で制御する、［４］または［５］に記載の線状溝形成方法。

［７］前記［１］～［６］のいずれかに記載の線状溝形成方法に用いる線状溝形成装置であって、
コイル状に巻かれた鋼板を払い出す払い出し部、
コイルから払い出した鋼板同士を接合する溶接部、
前記鋼板の表面にレジストを塗布するレジスト塗布部、
前記鋼板の表面に塗布されたレジストを乾燥してレジストを形成する乾燥部、
２台以上のレーザ照射装置によりそれぞれ前記レジストが形成された鋼板の圧延方向を横切る方向に走査しながらレーザを照射することによって前記レーザが照射された部分のレジストを除去する鋼板表面レーザ照射部、
レジストが除去された部分の前記鋼板をエッチングするエッチング部、
前記鋼板の表面からレジストを除去する鋼板表面レジスト除去部、
前記鋼板を切断する切断部、および
前記鋼板を巻き取る巻取り部が、この順序で配置された、線状溝形成装置。
［８］さらに前記鋼板表面レーザ照射部における通板速度を一定とするためのルーパーと、
前記レーザの照射により粉塵化またはガス化したレジストを回収する集塵機および／または排ガス洗浄装置と、を備える、［７］に記載の線状溝形成装置。
［９］前記レーザ照射装置は、レーザ発振器から出射されたレーザを鋼板表面へ誘導する少なくとも１個のレーザ偏向ミラーを有し、前記レーザ偏向ミラーの位置を当該レーザ偏向ミラーへのレーザ入射方向の前後に動かすことでレーザ中心の位置が制御可能とされた、［７］または［８］に記載の線状溝形成装置。
［１０］レーザを照射してレジストを除去したレジスト除去部の撮像画像を取得する撮像部を有し、前記撮像部は、鋼板の板幅方向に並べて設置した隣接するレーザ照射装置からそれぞれレーザを照射してレジストを除去したレジスト除去部のレーザ走査方向の端部の撮像画像を取得する、［７］～［９］のいずれかに記載の線状溝形成装置。
［１１］前記撮像部は、前記撮像画像から、前記レジスト除去部のレーザ走査方向の端部同士が離間してレジスト除去部が不連続になっていないか、または、前記端部同士が重なったレジスト除去部の重なり部が所望の形状になっているかを監視する監視部を備える、［１０］に記載の線状溝形成装置。
［１２］前記撮像画像から、前記端部同士が重なったレジスト除去部の重なり部におけるずれ量を測定し、前記ずれ量をレーザ照射装置のレーザ偏向ミラーの位置を調整する調整部にフィードバックし、前記ずれ量が予め設定した範囲内となるように、前記レーザ偏向ミラーの位置を自動で制御する制御部を備える、［１０］または［１１］に記載の線状溝形成装置。
［１３］前記［１］～［６］のいずれかに記載の線状溝形成方法により、方向性電磁鋼板の表面に線状溝を形成する、方向性電磁鋼板の製造方法。

本発明によれば、エッチングを利用して鋼板の表面に線状溝を形成するに際して、線状溝を均一な形状で形成することができる。本発明によれば、レーザ照射により鋼板に形成される溶融部や酸化部を低減でき、狭く深い線状溝を均一な形状で形成することができる。そのため、特に方向性電磁鋼板において、溝形成による磁区細分化効果を最大限享受することが可能になり、鉄損特性が非常に優れた方向性電磁鋼板が得られる。特に、レーザ照射装置として、大出力のシングルモードファイバーレーザを使用した場合、高速でのレジスト除去処理が可能になり、高生産性および低鉄損の両立が可能になる。

図１は、レーザ照射の要領を示す図である。 図２は、溝幅と鉄損との関係を示すグラフである。 図３は、鋼板表面に対するレーザの入射角と鉄損との関係を示すグラフである。 図４は、レーザの照射エネルギーと板厚比（照射部／非照射部）との関係を示すグラフである。 図５（ａ）は、２台のレーザ照射装置によるレーザ照射の要領を示す図であり、図５（ｂ）は、前記レーザ照射により形成されたレジスト除去部の重なり部を説明する図である。 図６は、レジスト除去部の重なり部のずれ比率と鉄損との関係を示すグラフである。 図７は、レーザ中心位置の制御方法を説明する図であり、（ａ）は一般的な制御方法の一例を説明する図であり、（ｂ）は本発明の一例による制御方法を説明する図である。

まず、溝幅と鉄損の関係を明らかにした実験結果を説明する。

図１に示すように、表面にレジストを形成した板厚０．２３ｍｍの鋼板（本実験では方向性電磁鋼板の冷間圧延板）を矢印方向へ通板しながら、レーザ照射装置を圧延方向（図中の鋼板進行方向）と直交する向きに走査して行うレーザ照射を、圧延方向へ５ｍｍの間隔を置いて繰り返した。なお、レーザ照射装置としては、ファイバーレーザを用い、レーザ照射装置のファイバーを変更することでビーム径（図中のＢｔ）を５～３００μｍと変化させた。なお、市販されているＣＣＤカメラ型固定式ビームプロファイラを使用してビームの強度プロファイルを測定し、強度が最大強度の０．１３５倍になる位置のプロファイル幅をビーム径とした。レーザ照射は、シングルモードファイバーレーザをガルバノスキャナー方式によってレーザの照射エネルギー２５Ｊ／ｍ、走査幅２００ｍｍおよび圧延方向の走査間隔５ｍｍにて行った。すべての条件でレーザ照射部ではレジストが完全に除去された。

次に、このレジストを除去したサンプルに電解エッチング処理を施し、公知の方法（一例として、前記電解エッチング処理後、脱炭焼鈍、焼鈍分離剤塗布、二次再結晶およびフォルステライト被膜形成を目的とする最終仕上焼鈍、平坦化焼鈍、張力被膜形成を行う方法）で方向性電磁鋼板（製品板）を製造し、溝幅と鉄損との関係を調査した。ここでは、ＪＩＳ Ｃ２５５６に準拠して磁束密度１．７Ｔ、励磁周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ_{１ ７／５０}を、単板磁気試験器により評価した。ここで使用したサンプルは、溝加工（電解エッチング処理）を施さずに、上記と同様の方法で方向性電磁鋼板（製品板）としたときのＢ_８が１．９０Ｔのものを用いた。さらに、サンプルに電解エッチング処理を施して形成した溝の深さ（溝深さ）は電解エッチングの処理時間を調節して同じになるようにした。

図２に結果を示すが、溝幅が１０～１００μｍの時に鉄損が良好であることが分かる。溝幅が太くなることで鉄損が増大する理由は、エッチングでの電解量の増大に伴い製品のヒステリシス損が増大するためである。一方、溝幅が狭くなりすぎると鉄損が劣化するのは、磁極のカップリングが起こり、磁区細分化の効果が減少したためと考えられる。溝幅はレーザビーム径（図１中のＢｔ）とほぼ一致することから、レーザビーム径を１０～１００μｍにすることが低鉄損化に重要であることが分かる。

次にレーザ入射方向と鉄損の関係を調査した。ここでは、レーザビーム径１００μｍの発振器を使用し、鋼板表面に対するレーザの入射角を０～４５度まで変化させた。ここでは、真上からレーザを鋼板表面に入射させた場合の入射角を０度とした。ここで、レーザの入射角の影響を調査したのは、入射角によってレーザの照射面積が変動し、これが溝幅に影響をあたえると考えたためである。図３に結果を示すが、入射角が２０度を超えると急激に鉄損が劣化する傾向が認められた。これは、レーザの照射面積増大に伴い溝幅が増大したためである。なお、本実験では、レーザのビーム径は１００μｍであり、これは本発明におけるビーム径の上限、すなわちレーザ照射面積が最大となるビーム径であるため、２０度以下のレーザの入射角は、本発明における１０～１００μｍのビーム径の全ての範囲で適用可能である。

次に、レーザ照射によるレジスト除去が方向性電磁鋼板（地鉄）へ及ぼす影響についてさらに検討した実験結果を説明する。

図１と同様にして（ただしレーザ照射する対象は、表面にレジストを形成していない方向性電磁鋼板の冷間圧延板）、表面にレジストを形成していない冷間圧延板を矢印方向へ通板しながら、レーザ照射装置を圧延方向（鋼板進行方向）と直交する向きに走査して行うレーザ照射を、圧延方向へ５ｍｍの間隔を置いて繰り返した。なお、レーザ照射は、シングルモードファイバーレーザをガルバノスキャナー方式によってレーザの照射エネルギー５～１００Ｊ／ｍ、走査幅２００ｍｍおよび圧延方向の走査間隔５ｍｍにて行った。その後、これらのサンプルに電解エッチング処理を施し、レーザ照射部と非照射部の電解状態を比較した。図４に結果を示すが、レーザ非照射部の方が、レーザ照射部よりも電解エッチングスピードが遅く、レーザの照射エネルギーが増大するほどその差が顕著であった。すなわちレーザの照射エネルギーが増大するにつれて、電解エッチング処理後の、レーザ非照射部に対するレーザ照射部の板厚比（照射部／非照射部）が小さくなった。この影響は、レーザ照射による熱影響部（溶融部）や酸化部の形成によるものと推定しているが、レーザの照射エネルギーが３０Ｊ／ｍまでの範囲ではこの影響が小さく、この範囲のレーザの照射エネルギーが均一な溝形成に重要であることが分かる。鋼板表面にレジストが存在している場合では、レーザエネルギーが鋼板へ到達する量は、レジストへの影響分が差し引かれるので、鋼板表面にレジストが形成されていない場合よりも小さくなる。よって、表面にレジストが形成された場合を想定すると、レーザの照射エネルギーが３０Ｊ／ｍ未満という条件を適用すれば、溶融部や酸化部が形成されることによる影響を回避できることが分かった。レーザの照射エネルギーは、好ましくは１０Ｊ／ｍ以下である。

上記知見に基づいて、図５（ａ）に示すように、表面にレジストを形成した冷間圧延板を圧延方向（図中の鋼板進行方向）へ通板しながら、２台のレーザ照射装置（レーザ照射装置５、レーザ照射装置６）を、鋼板の板幅方向に並べて設置し、それぞれ圧延方向と直交する向きに走査して行うレーザ照射を、圧延方向へ３ｍｍの間隔を置いて繰り返した。すなわち、この試験では、鋼板の板幅方向へのレーザ照射を２台のレーザ照射装置により分担して行うようにした。なお、前記２台のレーザ照射装置によるレーザ照射は、それぞれシングルモードファイバーレーザをポリゴンミラー方式によって、レーザ出力１．５ｋＷ、走査速度１５０ｍ／ｓ、圧延方向の走査間隔３ｍｍ、ビーム径５０μｍとし、１台あたりの走査幅６００ｍｍにて行った。

その後、レジスト除去部をマイクロスコープで観察すると、１か所だけ溶融部が確認された。前記溶融部が確認された場所は、２台のレーザ照射装置からそれぞれ照射された２本のレーザのレーザ中心が重なった箇所であった。

そこで、溶融部の形成を回避するために、２本のレーザのレーザ中心の位置を鋼板進行方向（圧延方向）にずらしてレーザ照射してレジストを除去したサンプルを作製した。その際、図５（ｂ）に示すように、鋼板の板幅方向に並べて設置した隣接するレーザ照射装置からそれぞれレーザを照射してレジストを除去したレジスト除去部７のレーザ走査方向の端部同士が重なった領域（レジスト除去部の重なり部８）における鋼板進行方向のレジスト除去部のずれ量を種々に変化させた。

次に、このレジストを除去したサンプルに、電解エッチング処理を施し、公知の方法で方向性電磁鋼板（製品板）を製造し、上記レジスト除去部の重なり部がエッチングされた領域を中央に存在させた１００ｍｍ幅サンプルを切り出し、ＪＩＳ Ｃ ２５５６に準じて磁気特性を評価した。

この際の、ビーム径に対するずれ量の比率（ずれ比率：（ずれ量／ビーム径）×１００）と、鉄損との関係を図６に示す。なお、前記ずれ量は、隣接するレーザ照射装置からそれぞれ照射した２本のレーザのレーザ中心のずらし幅に等しい。また、レジスト除去部の重なり部のレーザ走査方向の重なり代（図５（ｂ）参照）は３ｍｍとした。図６に示すように、ずれ比率を５～９５％とすることで鉄損は良好な結果となっており、これに対応してレジスト除去部の重なり部（ラップ部）にも溶融部や酸化部は認められなかった。ずれ比率で１００％ずらすと、ラップ部には溶融部や酸化部は認められなかったがレジスト除去部が不連続（すなわち線状溝が不連続）となることから磁区細分化効果が低下したと考えられる。

以上の結果を踏まえ、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。

本発明の方法においては、鋼板、特に方向性電磁鋼板に対して、次の（１）～（３）の工程の処理が順次施される。
（１）レジスト形成工程、
（２）レーザ照射工程
（３）エッチング工程

加えて、上記（２）レーザ照射工程の後、上記（３）エッチング工程の前に、レジスト除去状況を監視する画像撮影工程を備えることが好ましい。レジスト除去状況によって、主に溝形状は変化するため、レジスト除去状況の監視は、溝幅の監視で代替することが可能である。しかしながら、溝形状はレジスト除去以外の影響も受けるため、溝形成前のレジスト除去状況を直接監視することがより好ましい。

［鋼板］
本発明では、さまざまな種類の鋼板に、エッチングを利用して鋼板の表面に線状溝を形成するに際して、狭くかつ深い線状溝を均一な形状で形成することができる。そのため、対象となる鋼板の種類は限定されないが、特に方向性電磁鋼板の低鉄損化に有用であることから、本発明を方向性電磁鋼板に適用することが好ましい。方向性電磁鋼板に適用する際は、基材として最終板厚にまで冷間圧延された方向性電磁鋼板の製造工程の途中段階（一例として脱炭焼鈍を施す前）の鋼板が使用される。前記方向性電磁鋼板としては、特に限定されず任意のものを用いることができるが、鉄損低減の観点からＳｉを２．０～８．０質量％の範囲で含有する成分組成を有するものを用いることが好ましく、加えて通板性の観点からＳｉを２．５～４．５質量％の範囲で含有する成分組成を有するものを用いることがより好ましい。

なお、方向性電磁鋼板用の鋼素材（スラブ）として好適な、Ｓｉ以外の成分組成は、次のとおりである。勿論、以下の成分組成に限定されることはなく、どのような電磁鋼板であっても本発明の適用により適用前の鋼板の鉄損は確実に改善される。

Ｃ：０．０１～０．０８質量％
Ｃは、一次再結晶時の集合組織の改善のために必要な元素であり、その効果を得るためには０．０１質量％以上含有させるのが好ましい。一方、Ｃが０．０８質量％を超えると、脱炭焼鈍で、磁気時効の起こらない０．００５０質量％以下に低減することが難しくなる。よって、Ｃの含有量は０．０１～０．０８質量％の範囲とするのが好ましい。より好ましくはＣの含有量は０．０３質量％以上である。また、より好ましくはＣの含有量は０．０７質量％以下である。

Ｍｎ：０．００５～１．０質量％
Ｍｎは、熱間加工性を改善するのに有効な元素であるが、０．００５質量％未満では、上記効果は得られず、一方、１．０質量％を超えると、磁束密度が低下するようになる。よって、Ｍｎの含有量は０．００５～１．０質量％の範囲とすることが好ましい。より好ましくはＭｎの含有量は０．０１０質量％以上である。また、より好ましくはＭｎの含有量は０．２質量％以下である。

また、本発明の方向性電磁鋼板の製造に用いる鋼素材の上記成分以外の基本成分は、二次再結晶を起こさせるためにインヒビタを利用する場合と、利用しない場合とで別れる。

二次再結晶を起こさせるためにインヒビタを用いる場合には、例えば、ＡｌＮ系インヒビタを利用するときには、ＡｌおよびＮをそれぞれＡｌ：０．０１～０．０６５質量％、Ｎ：０．００５～０．０１２質量％の範囲で含有させることが好ましい。また、ＭｎＳ・ＭｎＳｅ系インヒビタを利用するときには、Ｓｅおよび／またはＳを、それぞれＳ：０．００５～０．０３質量％、Ｓｅ：０．００５～０．０３質量％の範囲で含有させることが好ましい。

一方、二次再結晶を起こさせるためにインヒビタを利用しない場合には、インヒビタ形成成分であるＡｌ、Ｎ、ＳおよびＳｅは、それぞれＡｌ：０．０１００質量％以下、Ｎ：０．００５０質量％以下、Ｓ：０．００５０質量％以下、Ｓｅ：０．００５０質量％以下に低減するのが好ましい。

また、本発明の方向性電磁鋼板の製造に用いる鋼素材は、上記した基本成分の他に、磁気特性の改善を目的として、上記成分組成に加えてさらに、Ｎｉ：０．０３～１．５０質量％、Ｓｎ：０．０１～１．５０質量％、Ｓｂ：０．００５～１．５０質量％、Ｃｕ：０．０３～３．０質量％、Ｐ：０．０３～０．５０質量％、Ｍｏ：０．００５～０．１０質量％およびＣｒ：０．０３～１．５０質量％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有させてもよい。

Ｎｉは、熱延板組織を改善して磁気特性を向上させるのに有用な元素である。しかし、０．０３質量％未満では上記効果が小さく、一方、１．５０質量％を超えると、二次再結晶が不安定となり、磁気特性が劣化する。また、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｐ、ＭｏおよびＣｒは、磁気特性の向上に有用な元素であるが、いずれも上記の各下限値未満では磁気特性向上効果が小さく、一方、上記した各上限値を超えると、二次再結晶粒の発達が阻害されるようになるため、それぞれ上記範囲で含有させることが好ましい。

本発明の方向性電磁鋼板の製造に用いる鋼素材において、上記成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。なお、Ｃは一次再結晶焼鈍で脱炭され、Ａｌ、Ｎ、ＳおよびＳｅは仕上焼鈍において純化されるため、仕上焼鈍後の鋼板では、これらの成分は不可避的不純物程度の含有量に低減される。

エッチング工程において、エッチングを施す際に、前記方向性電磁鋼板の表面に被膜が形成されていると、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、フォルステライト被膜や、絶縁被膜等の張力付与被膜等、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必要がある。

［レジスト形成工程］
前記鋼板の表面には、レーザの照射に先立ってレジストが形成される。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。前記レジストとしては、熱硬化性樹脂を主成分とするレジストを用いることが好ましい。前記熱硬化性樹脂としては、例えば、アルキド系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを用いることができる。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、レジストインキのインクダレ抑制の点では、樹脂の粘度は高い方がよい。レジストインキの粘度を高く保つために、塗布する際のレジストインキの温度を４０℃以下とすることが好ましい。一方、塗布する際のレジストインキの温度の下限は特に限定されないが、２０℃以上とすることが好ましい。また、装置が大型化するという設備上の課題はあるが、通常、電磁鋼板の表層に形成される絶縁被膜を前記レジストとして用いてもよい。この場合の絶縁被膜形成用処理液の塗布は従来技術に従って行えばよい。塗布後の乾燥についても同じである。

鋼板表面にレジストインキを塗布する方法は、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。前記レジストインキを塗布する方法は、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、本明細書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。また、グラビア印刷法を用いる場合には、膜厚を一定とするため、グラビアロール上方にドクターブレードを設置してグラビアロールのインク量を均一化することが好ましい。

本発明におけるレジストの形成パターンは、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。本発明ではレーザ照射によってレジストを部分的に除去するため、鋼板表面全体にレジストを形成することが好ましい。

レジストの目付量（塗布量）は、鋼板両面の合計で、１．０～１０．０ｇ／ｍ^２が好ましい。目付量が１．０ｇ／ｍ^２未満になると、耐レジスト性が不足して、電解エッチング時に絶縁破壊を起こす可能性がある。また、目付量を１０．０ｇ／ｍ^２超とすると、レーザの照射エネルギー３０Ｊ／ｍ未満での完全なレジスト除去が困難になるリスクが高まるためである。なお、レジストの目付量は、レーザ照射前かつレジスト乾燥後の値とする。レジストの目付量は、レジスト塗布前とレジスト乾燥後のサンプル（鋼板）の重量差およびレジスト塗布面積より導出される。

レジストインキを鋼板表面に塗布した後、次のレーザ照射工程に先立って、レジストインキを乾燥させ、鋼板表面にレジストを形成する。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。

なお、レーザの照射エネルギーを抑制するとレジストの除去が不完全になる場合があり、レジストの平均の膜厚（目付量）が小さくてもレジスト膜厚の均一性が低く、厚い部分が存在するとレジストの除去が不完全になるおそれがあるので、レジスト膜厚を均一にすることがレジストの除去性を確保するために好ましい。レジスト膜厚の均一性を高める方法としては、例えば、レジストインキの粘度を調整すること、レジストインキの攪拌を十分におこないレジストインキの構成成分（樹脂等）を均一に分散させること、高温乾燥によりレジスト形成を短時間化することなどが有効である。

［レーザ照射工程］
次に、レジストが形成された鋼板の圧延方向を横切る向きに、レーザを走査しながら照射する。このレーザ照射によって、レーザが照射された部分のレジストが局所的に加熱されて気化し、除去される。その結果、鋼板の表面が露出したレジスト除去部が形成される。前記レジスト除去部において露出した鋼板部分は、後述するエッチング工程において選択的にエッチングされ、線状溝となる。エッチングによって形成される線状溝の寸法は、方向性電磁鋼板の最終的な磁気特性に影響するため、溝幅は１０μｍ以上１００μｍ以下とする必要がある。ここで、溝幅とレジスト除去幅はほぼ一致するため、レーザのビーム径は１０μｍ以上１００μｍ以下とする。また、レーザビームの鋼板表面への入射角が大きくなるとレーザの照射面積が増大し、レジスト除去幅が増大し、溝幅が太くなる。狭い幅の溝を形成するために、レーザビームの鋼板に対する入射角は２０度以下とする。

前記レーザの走査は、直線状に行うことが好ましい。また、レーザの走査方向は圧延方向を横切る方向であればよい。しかしながら、鉄損の低減効果を高めるという観点からは、前記鋼板の板幅方向（圧延方向に直角な方向）に対するレーザ走査方向の角度を４０度以下とすることが好ましい。レーザ走査方向は、鋼板の板幅方向と平行（鋼板の板幅方向に対するレーザ走査方向の角度を０度）とすることがより好ましい。レーザ照射工程におけるレーザ走査は、前記鋼板の圧延方向に周期的に行われる。言い換えれば、レジスト除去部が圧延方向に一定の間隔で形成されるように、レーザ走査が繰り返し行われる。圧延方向におけるレジスト除去部の間隔（以下、「レジスト除去部の間隔」という）は、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。エッチングによって形成される線状溝の、圧延方向における間隔（以下、「線状溝の間隔」という）は、前記レジスト除去部の間隔と等しくなるため、レジスト除去部の間隔を上記範囲とすることにより、線状溝の間隔を好適な範囲とし、方向性電磁鋼板の磁気特性をさらに向上させることができる。

なお、レーザの種類は、鉄損特性および生産性の観点より決定される。鉄損特性の観点からは、狭い溝幅が有利であるため、集光性の高いレーザ装置を使用してレジスト除去幅を狭くすることが好ましい。一方、生産性の観点からは、レーザ走査を高速で行うことが求められる。高速でレーザ走査をした場合、剥離に必要なエネルギー密度を確保するためには、より出力の高いレーザ装置を使用することが好ましい。このビーム集光性とレーザ出力を両立させるために、レーザの種類はシングルモードファイバーレーザとすることが好ましい。前記したレーザの走査は、高速化の観点から、ガルバノミラー、ポリゴンミラー等のミラーの回転駆動によって行うことが好ましい。

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、レーザ照射装置が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、レーザ照射装置は、２台以上とする必要がある。複数のレーザ照射装置を用いる場合でも溝は連続的に存在することが磁気特性の観点より必須である。しかしながら、板幅方向に配置した隣接する２台のレーザ照射装置によって照射されたレーザが重なる領域（ラップ部）が生じてしまう。この隣接する２台のレーザ照射装置で照射されるレーザのレーザ中心位置が鋼板搬送方向に対して一致すると、その部分のレーザ出力が過大になってしまい溶融部・酸化部が形成されてしまう。この溶融部・酸化部はその後のエッチングに影響を与え、均一な溝形成を阻害するため、ビーム中心のレーザ走査方向に直交する方向に対するずれ量が、ビーム径の５～９５％であることがより好ましい。

レーザ中心のずらし幅（図５（ｂ）のずれ量に相当）が小さいと溶融部や酸化部が形成され、前記ずらし幅が大きいと電解量が増大する。ビーム径は１００μｍ以下なので、前記ずらし幅の制御はμｍオーダーになり、高精度な制御が必要である。しかしながら、レーザ照射装置の周辺環境（気温や湿度など）の変化による経時的な設備の位置ずれは不可避であるため、何らかの調整機能の導入が必須である。ビーム照射位置（レーザ中心）の変更は、図７（ａ）に示すようにレーザ偏向ミラーの角度を変更させることで調整するのが一般的ではあるが、鋼板表面に対するレーザの入射角が大きくなると、鋼板表面におけるレーザ照射面積が増大し、溝幅の増大を招く。そのため、鋼板表面に対するレーザの入射角は０度に近い方が好ましく、少なくとも２０度以下とする必要があるので、図７（ｂ）に示すようにレーザ偏向ミラー（図７（ｂ）中の偏向ミラー３）の位置を当該ミラーへのレーザ入射方向に前後させて調整することが、溝幅増大を防止しつつ、レーザ中心位置の制御が可能になるので、より好ましい方法である。さらに、前述したエッチング工程の前に、レーザ照射によるレジスト除去状況を監視する画像撮影工程を備え、所望の除去形態でない場合は、監視情報を基にレーザ照射装置中のレーザ偏向ミラーの少なくとも１個をミラーへのレーザ入射方向前後に動かして調整することが好ましい。この方法を採用することで、鋼板表面に対するレーザの入射角を２０度以下に維持することができる。さらに、この機能を自動化し、オンラインにて実施できるような制御機構を組み込むことがより好ましい。

上記したレーザ照射において、レーザが照射された部分のレジストは、ガス化や粉末化されて除去されるため、送風または吸引を行ってレジストを回収する集塵機および／または排ガス洗浄装置を備えることが好ましい。ただし、鋼板が振動して焦点がずれることを防ぐため、レーザ照射を行う処理槽に対して送風または吸引を行う際の風量は、１００ｍ ^３／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。また、前記風量の下限は特に限定されないが、１０ｍ^３／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。

［エッチング工程］
レーザ照射工程終了後、エッチングを行って鋼板表面に線状溝を形成する。エッチングに用いる手法は、鋼板をエッチングできれば任意の手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い。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、例えば、ＦｅＣｌ_３、ＨＮＯ_３、ＨＣｌ、Ｈ_２ＳＯ_４からなる群より選択される少なくとも１種を含有する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、例えば、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣａＣｌ_２、ＮａＮＯ_３からなる群より選択される少なくとも１種を含有する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。

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電解液の温度や濃度の偏りを解消し、より均一にエッチングを行うことができる。また、エッチング槽内における電解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。

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により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／ｄｍ^２の範囲内で調整することができる。

エッチングによって形成される線状溝の形状は、レーザビーム形状やエッチング条件によって調整できるが、特に方向性電磁鋼板の磁気特性の観点からは、線状溝の幅を１０μｍ以上１００μｍ以下にする必要がある。また、線状溝の深さに関しては１０μｍ以上４０μｍ以下とすることが好ましい。

［線状溝形成装置］
本発明に従って鋼板に溝を形成する線状溝形成装置としては、上記各工程を行うことができるものであれば、その他の構成は特に限定されることなく、任意の構成を有する装置を用いて実施することができる。しかし、生産性の観点からは、コイルとして供給される鋼板、特に方向性電磁鋼板を連続的に処理することができる連続式の線状溝形成装置を用いることが好ましい。

上記連続式の線状溝形成装置としては、コイル状に巻かれた鋼板を払い出す払い出し部、コイルから払い出した鋼板同士を接合する溶接部、前記鋼板の表面にレジストを塗布するレジスト塗布部、前記鋼板の表面に塗布されたレジストを乾燥してレジストを形成する乾燥部、２台以上のレーザ照射装置によりそれぞれ前記レジストが形成された鋼板の圧延方向を横切る方向に走査しながらレーザを照射することによって前記レーザが照射された部分のレジストを除去する鋼板表面レーザ照射部、レジストが除去された部分の前記鋼板をエッチングするエッチング部、前記鋼板の表面からレジストを除去する鋼板表面レジスト除去部、前記鋼板を切断する切断部、および、前記鋼板を巻き取る巻取り部が、この順序で配置されたものが好ましい。

さらに、線状溝形成装置は、前記鋼板表面レーザ照射部における通板速度を一定とするためのルーパーと、前記レーザの照射により粉塵化またはガス化した剥離レジストを回収する集塵機および／または排ガス洗浄装置（すなわち集塵機、排ガス洗浄装置から選ばれる１つ以上）と、を備えていることが好ましい。

また、前記レーザ照射装置は、レーザ発振器から出射されたレーザを鋼板表面へ誘導する少なくとも１個のレーザ偏向ミラーを有し、前記レーザ偏向ミラーの位置を当該レーザ偏向ミラーへのレーザ入射方向の前後に動かすことで、レーザ中心の圧延方向に対する位置が制御可能とされていることが好ましい。

また、鋼板表面レーザ照射部の後かつエッチング部の前に、レジスト除去状況を監視する撮像部を備えることが好ましい。撮像部は、レーザを照射してレジストを除去したレジスト除去部の撮像画像を取得する。具体的には、撮像部は、鋼板の板幅方向に並べて設置した隣接するレーザ照射装置からそれぞれレーザを照射してレジストを除去したレジスト除去部のレーザ走査方向の端部の撮像画像を取得する。そして、前記撮像画像から、前記レジスト除去部のレーザ走査方向の端部同士が離間してレジスト除去部が不連続になっていないか、または、前記端部同士が重なったレジスト除去部の重なり部が所望の形状になっているかを監視する。この監視のため、監視部を有することが好ましい。監視部としては、モニター、電子計算機等を用いることができる。

本発明では、レジスト除去部が鋼板の板幅方向に連続的に存在することが、磁気特性の観点より必須である。しかしながら、複数台のレーザ照射装置を用いて複数本のレーザでレジスト除去を行う場合は、隣り合うレーザ照射によるつなぎ目となる部分の状態が経時変化し、レジスト除去部のレーザ走査方向の端部同士が離間して、レジスト除去部が鋼板の板幅方向に連続にならない可能性がある。このような事態になった際に、少しでも早く異常を検知するために、鋼板表面レーザ照射部の後にレジスト除去状況を監視する撮像部を設置することが有効である。より好ましくは、撮像部で取得した撮像画像の画像診断結果をレーザ照射装置にフィードバックして、同期補正などを自動で行えるロジックを構築すると、ラインを停止させることなくセッティングの修正が可能になるのでより好適である。

さらに、前記撮像画像から、前記レジスト除去部のレーザ走査方向の端部同士が重なったレジスト除去部の重なり部におけるずれ量を測定し、前記ずれ量をレーザ照射装置のレーザ偏向ミラーの位置を調整する調整部にフィードバックし、前記ずれ量が予め設定した範囲内となるように、前記レーザ偏向ミラーの位置を自動で制御する制御部を備えることが好ましい。このような制御を行うため、レーザ照射装置はレーザ偏向ミラーの位置を当該レーザ偏向ミラーへのレーザ入射方向の前後に移動可能とする駆動モータ等の調整部を備える。また、制御部としては、電子計算機等を用いることができる。

鋼板表面レーザ照射部における通板速度を一定とするためのルーパーを備えることが好ましい理由は、以下のとおりである。すなわち、前記溶接の際等に、ラインの一部の箇所で通板速度が低下すると、鋼板表面レーザ照射部における通板速度まで減速してしまい、照射エネルギーが一時的に増大する。その結果、得られる溝幅が変動し、方向性電磁鋼板の鉄損特性にばらつきが生じる可能性がある。しかし、通板速度を一定とするためのルーパーを設置することにより、鋼板表面レーザ照射部における通板速度の変動を抑制し、方向性電磁鋼板の磁気特性のばらつきを防止できる。なお、前記ルーパーは、具体的には、前記溶接部と前記レジスト塗布部の間、および前記鋼板表面レジスト除去部と前記切断部の間にそれぞれ設置することが好ましい。

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。

レーザ照射条件の影響を評価するために、複数の条件で、方向性電磁鋼板の表面に線状溝を形成した。なお、方向性電磁鋼板としては、Ｃ：０．０５質量％、Ｓｉ：３．２５質量％、Ｍｎ：０．０１質量％、Ａｌ：０．０２９質量％、Ｎ：０．０１２質量％、Ｓ：０．００５質量％およびＳｅ：０．０１２質量％からなる成分組成を有し、インヒビタ形成成分を含む鋼スラブを常法に従って熱間・冷間圧延して０．２７ｍｍの冷延板としたものを用いた。その後、グラビアオフセット印刷法により該鋼板の表面全体に均一にエポキシ系樹脂を主成分とするレジストインキを塗布した。レジストの目付量（乾燥後）は鋼板両面の合計で３．０ｇ／ｍ^２とした。

レジストを塗布した後、３３０℃で４０ｓの乾燥を行い、次いで、表１に示す条件にて、鋼板の板幅方向に直線状に走査しながらレーザを照射した。前記レーザの走査は、鋼板の圧延方向に３．５ｍｍ間隔で周期的に行った。本実験では表１に示す台数のシングルモードファイバーレーザの照射装置を鋼板の板幅方向に並べて設置し、幅１１２０ｍｍの鋼板に照射した。レーザ照射終了後、鋼板表面を観察し、レーザ照射部における溶融部・酸化部の存在の有無をマイクロスコープを使用して測定した。この測定結果を表１に併記する。ここでは、レーザ装置の同期タイミングを複数条件で設定し、複数の連続・不連続のレジスト除去形態を有するサンプルを作製した。

続いて、各サンプルに電解エッチングを行って線状溝を形成した。電解液としては２５質量％のＮａＣｌ水溶液を用い、すべてのサンプルが溝深さ２０μｍになるように溝が形成されるように事前に電流密度調整を行った。電解条件は、電解液温度：２０℃、電流密度：４～２４Ａ／ｄｍ^２、通電時間：２ｍｉｎとした。エッチング終了後、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水溶液の温度は、５０～７０℃に保持した。その後、水洗および表面洗浄を行った。

その後、脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍および張力被膜の形成を、全てのサンプルに対して同じ条件で行った後、板幅方向に隣接するレーザ照射装置により照射したレーザつなぎ目部（ラップ部）がエッチングされた領域を中央に存在させたサンプル（表１中、「ラップ部含む」と表記）と、前記領域が存在しないサンプル（表１中、「ラップ部含まず」と表記）を切り出し、鉄損Ｗ_{１７／５０}をそれぞれ測定した。その測定結果を表１に併記する。

表１に示した結果から分かるように、本発明の範囲内の線状溝形成方法を採用したものは、溶融部・酸化部の形成を低減でき、狭く深い線状溝を均一な形状で形成でき、本発明範囲外のものよりも良好な鉄損特性を有していることが分かる。さらに、ラップ部がエッチングされた領域を含むサンプル（表１中のラップ部含む）においては、特にずれ比率がビーム径の５～９５％であるサンプルでは、前記領域が存在しないサンプル（表１中のラップ部含まず）と同レベルの良好な鉄損特性が得られていることが分かる。

１～３ 偏向ミラー
４ レーザ発振器
５、６ レーザ照射装置
７ レジスト除去部
８ レジスト除去部の重なり部

Claims (12)

1. 鋼板の表面にレジストを形成するレジスト形成工程と、
   前記鋼板の圧延方向を横切る方向に走査しながらレーザを照射することによって前記レーザが照射された部分のレジストを除去するレーザ走査を、前記鋼板の圧延方向に周期的に行うレーザ照射工程と、
   前記レジストが除去された部分の鋼板をエッチングして線状溝を形成するエッチング工程とを有し、
   前記レーザ照射工程では、
   前記レジストの除去を２台以上のレーザ照射装置を用いて行い、かつ、前記レーザ照射装置からそれぞれ照射するレーザの照射エネルギーを３０Ｊ／ｍ未満、レーザの走査方向と直交する方向のビーム径を１０μｍ以上１００μｍ以下、鋼板表面に対するレーザの入射角を２０度以下とし、
   鋼板の板幅方向に並べて設置した隣接するレーザ照射装置からそれぞれ鋼板表面に照射する２本のレーザのレーザ中心を、レーザの走査方向と直交する方向に、前記ビーム径の５～９５％の範囲でずらす、線状溝形成方法。
2. 前記レーザ照射装置は、レーザ発振器から出射されたレーザを鋼板表面へ誘導する少なくとも１個のレーザ偏向ミラーを有し、前記レーザ偏向ミラーの位置を当該レーザ偏向ミラーへのレーザ入射方向の前後に動かすことで前記レーザ中心の位置を制御する、請求項１に記載の線状溝形成方法。
3. 前記レーザ照射工程と、前記エッチング工程の間に、鋼板表面にレーザを照射してレジストを除去したレジスト除去部の撮像画像を取得する画像撮影工程を有し、
   前記画像撮影工程では、鋼板の板幅方向に並べて設置した隣接するレーザ照射装置からそれぞれレーザを照射してレジストを除去したレジスト除去部のレーザ走査方向の端部の撮像画像を取得する、請求項１または２に記載の線状溝形成方法。
4. 前記撮像画像から、前記レジスト除去部のレーザ走査方向の端部同士が離間してレジスト除去部が不連続になっていないか、または、前記端部同士が重なったレジスト除去部の重なり部が所望の形状になっているかを監視する、請求項３に記載の線状溝形成方法。
5. 前記撮像画像から、前記端部同士が重なったレジスト除去部の重なり部におけるずれ量を測定し、前記ずれ量をレーザ照射装置のレーザ偏向ミラーの位置を調整する調整部にフィードバックし、前記ずれ量が予め設定した範囲内となるように、前記レーザ偏向ミラーの位置を自動で制御する、請求項３または４に記載の線状溝形成方法。
6. 請求項１～５のいずれかに記載の線状溝形成方法に用いる線状溝形成装置であって、
   コイル状に巻かれた鋼板を払い出す払い出し部、
   コイルから払い出した鋼板同士を接合する溶接部、
   前記鋼板の表面にレジストを塗布するレジスト塗布部、
   前記鋼板の表面に塗布されたレジストを乾燥してレジストを形成する乾燥部、
   ２台以上のレーザ照射装置によりそれぞれ前記レジストが形成された鋼板の圧延方向を横切る方向に走査しながらレーザを照射することによって前記レーザが照射された部分のレジストを除去する鋼板表面レーザ照射部、
   レジストが除去された部分の前記鋼板をエッチングするエッチング部、
   前記鋼板の表面からレジストを除去する鋼板表面レジスト除去部、
   前記鋼板を切断する切断部、および
   前記鋼板を巻き取る巻取り部が、この順序で配置され、
   前記鋼板表面レーザ照射部は、
   前記２台以上のレーザ照射装置からそれぞれ照射するレーザの照射エネルギーを３０Ｊ／ｍ未満、レーザの走査方向と直交する方向のビーム径を１０μｍ以上１００μｍ以下、鋼板表面に対するレーザの入射角を２０度以下とし、
   鋼板の板幅方向に並べて設置した隣接するレーザ照射装置からそれぞれ鋼板表面に照射する２本のレーザのレーザ中心を、レーザの走査方向と直交する方向に、前記ビーム径の５～９５％の範囲でずらすように構成された、線状溝形成装置。
7. さらに前記鋼板表面レーザ照射部における通板速度を一定とするためのルーパーと、
   前記レーザの照射により粉塵化またはガス化したレジストを回収する集塵機および／または排ガス洗浄装置と、を備える、請求項６に記載の線状溝形成装置。
8. 前記レーザ照射装置は、レーザ発振器から出射されたレーザを鋼板表面へ誘導する少なくとも１個のレーザ偏向ミラーを有し、前記レーザ偏向ミラーの位置を当該レーザ偏向ミラーへのレーザ入射方向の前後に動かすことでレーザ中心の位置が制御可能とされた、請求項６または７に記載の線状溝形成装置。
9. レーザを照射してレジストを除去したレジスト除去部の撮像画像を取得する撮像部を有し、前記撮像部は、鋼板の板幅方向に並べて設置した隣接するレーザ照射装置からそれぞれレーザを照射してレジストを除去したレジスト除去部のレーザ走査方向の端部の撮像画像を取得する、請求項６～８のいずれかに記載の線状溝形成装置。
10. 前記撮像部は、前記撮像画像から、前記レジスト除去部のレーザ走査方向の端部同士が離間してレジスト除去部が不連続になっていないか、または、前記端部同士が重なったレジスト除去部の重なり部が所望の形状になっているかを監視する監視部を備える、請求項９に記載の線状溝形成装置。
11. 前記撮像画像から、前記端部同士が重なったレジスト除去部の重なり部におけるずれ量を測定し、前記ずれ量をレーザ照射装置のレーザ偏向ミラーの位置を調整する調整部にフィードバックし、前記ずれ量が予め設定した範囲内となるように、前記レーザ偏向ミラーの位置を自動で制御する制御部を備える、請求項９または１０に記載の線状溝形成装置。
12. 請求項１～５のいずれかに記載の線状溝形成方法により、方向性電磁鋼板の表面に線状溝を形成する、方向性電磁鋼板の製造方法。

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