JPH04103779A - 金属表面を粗化する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属表面を粗化する方法、特に金属ロールの表
面等の曲面をなす金属表面を粗化する方法に関する。

〔従来の技術〕

金属の表面を粗化する方法には、機械的方法と化学的方
法がある。機械的方法のうち、例えばサンドブラスト法
や、機械的に研削する方法は、平面にも曲面にも適用で
きる。サンドブラスト法は、粗化すべき表面に硬度の高
い物質の粒子体を吹きつけることにより、また機械的研
削は溝等を研削により形成させて、表面を粗化（以下、
粗面化と言う）する方法である。これらの方法は、面を
一旦精密に仕上げた後で粗化することができ、金属表面
が曲面で、しかも面の精度（曲率等）が要求される場合
にも適用できる。

化学的方法には、エツチング法、すなわち金属表面を化
学的に侵蝕させて粗面化する方法がある。

エツチング法には、金属を侵蝕させる薬品を表面に−様
に作用させて行う、単純なエツチングの方法と、マスク
等により与えられた適当な粗さの光学的パターンに従っ
てエツチングを施すフォトエツチングの方法がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記の従来の粗面化方法には、それぞれ以下に
述べるような欠点がある。

まずサンドブラスト法では、表面にできる凹凸が比較的
小さいものに限られ、また鋭い、つまり断面の傾斜が大
きい凹凸ができない。そして、均一に粗面化することが
困難である。

機械的研削では凹凸が研削の方向に筋状になる。

また、硬い金属に対しては、研削工具の摩耗により研削
の程度を一定に保つことができないため、面の精度を保
つことが困難である。例えばロールの粗面化の際、ロー
ル径を一定に保つことが難しい。

エツチング法のうち、単純なエツチングで充分な粗面化
ができるのは、金属ｍ織がそれに適している場合に限ら
れ、材質の制約が極めて大きい。

一方、フォトエツチングの方法は、エツチングのパター
ンに応じたレジストを形成させるため、マスクをフォト
レジストに密着させて露光する必要があり、平面の粗面
化には適用できるが、曲面には適用することが難しい。

材料がロール等である場合、可撓性のマスクをロールに
巻きつけて密着させることが可能であるが、ロールの母
線が直線の場合でないと密着させることができず、また
マスクの継ぎ目にエツチングの不連続を生しることが避
けられない。

それ故、本発明の目的は、必要な大きさの、かり鋭い凹
凸を形成して、必要な表面全体にわたり均一に粗面化を
施す方法を実現することである。

本発明の他の目的は、面の精度が要求される曲面をなす
金属の表面に、必要な大きさの、かつ鋭い凹凸を形成し
て、均一に粗面化を施す方法を実現することである。

本発明のさらに他の目的は、面の精度が要求される曲面
をなす金属の表面に粗面化を施す方法において、金属の
材質上の制約を軽減することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、金属の表面に、特に面の精度が要求される
曲面に、必要な大きさの、また鋭い凹凸を形成し、必要
な表面全体にわたり均一に粗面化を施す方法を実現する
ため、また材質上の制約を少なくするため、金属表面に
フォトレジストを層状に塗付し、フォトレジストに透明
または光吸収性の粒子体を付着させ、フォトレジストを
露光−して、粒子体の集光あるいは遮光効果によりフォ
トレジストに露光部と非露光部を形成し、フォトレジス
トを現像して、露光部または非露光部に対応したレジス
トを形成し、レジストを介してエツチングを行うことに
より、粗面化するようにした。

本発明は、エツチング可能な広範囲の金属に適用できる
が、フォトエツチングに適した金属であることが望まし
い。すなわち、エツチング剤に耐える、感光特性のよい
フォトレジストが、表面に強固に付着できることが望ま
しい。

金属表面は平面でもよいが、本発明は曲面である場合に
特に有効で、しかも面の精度が要求される場合にも適用
できる利点をもつ。曲面は、円柱面、球面、回転楕円体
面、放物面等のいずれでもよく、形状に特別な制限はな
い。曲面は凸面に限らず、凹面でもよい。

フォトレジストは、金属の表面に必要な大きさの、ある
いは鋭い凹凸を形成することができるエツチング剤に耐
え、感光特性の良好なものが好ましい。ネガ型、ポジ型
、何れでもよい。フォトレジストを層状に塗付する際、
均一な厚さとすることが好ましいが、多少不均一であっ
ても、透明または光吸収性の粒子体を実質的に均一に付
着させることができればよい。フォトレジストの層の平
均厚さは、付着させる粒子体の大きさ（直径）より大き
くてもよいが、数倍以上に厚くしてもあまり意味がなく
、また粒子体の大きさより薄くてもよいが、あまり薄い
と乾燥が速くなり、粘着力を速く失って、粒子体を付着
させることが困難となる。

透明または光吸収性の粒子体は、球状のものが好ましい
が、それ以外の形状でもよい。透明粒子体は、無機物、
有機物のいずれで構成されてもよく、例えば、ガラス、
ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等から成る。

光吸収性の粒子体としては、金属粒子体が好ましく、例
えば銅、鉄、銀、金、ニッケル、アルミニウム等の粒子
体である。ガラス等の透明粒子体の表面に金属を付着さ
せたものでもよい。粒子体の大きさは、金属表面に形成
される凹凸の大きさ、従って粗面化の粗さを決定する。

粒子体の大きさは一様であることが好ましい。

透明または光吸収性の粒子体は、フォトレジストの面に
単粒子層をなす程度、あるいはそれに近い密度に、付着
させることが好ましい。粒子体が単粒子層を形成すると
、それ以上はフォトレジストの面に付着しにくくなるが
、単粒子層を多少超える密度になってもよい。

フォトレジストの露光、現像、エツチング等の操作は常
法により行うことができる。フォトレジストの種類によ
っては、現像を省略し、露光のみによりレジストを形成
することができる。前述のように、レジストは露光部、
非露光部のいずれに形成されてもよい。エンチング剤は
、レジストを傷めず、金属面を選択的に、かつ充分な深
さ、鋭さにエツチングできるものが好ましい。

〔作用〕

本発明では、金属表面に層状に塗付したフォトレジスト
に透明または光吸収性の粒子体を付着させ、粒子体の付
着した面に露光するので、後に実施例で詳しく説明する
ように、透明粒子体の場合は主に粒子体による光の屈折
と全反射、光吸収性の粒子体の場合は主に直進する光の
遮断と表面での光の反射によって、フォトレジストに入
射する光の規則的または不規則な分布が生じ、現像を経
て光の分布に応じた規則的または不規則なパターンをも
つレジストが形成される。それ故、マスクを用いなくて
もエツチングに必要なレジストのパターンを形成させる
ことができ、このパターンに応じて金属がエツチングを
受け、粗面化される。

マスクを密着させる必要がないので、金属表面が曲面で
あっても、容易に粗化することができる。

付着させた粒子体は、現像の際またはその後の処理によ
って大部分が除去され、エツチングおよび粗面化された
金属体の使用の際に妨げにはならない 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

〔実施例１〕 本発明による金属表面の粗化方法の一例について、金属
表面に層状に付着させたフォトレジストに透明粒子体を
付着させた状況を第１図（Ａ）および（Ｂ）に、粒子体
の付着したフォトレジストに露光した入射光の状況を第
２図（Ａ）ないしくＣ）に、現像を経て金属表面に形成
されたレジストの例を第３図に示す。

第１図（Ａ）および（Ｂ）で金属ロール１の表面はフォ
トレジスト２で覆われ、その表面にガラス球３が付着し
ている。フォトレジスト２はネガ型のフォトレジストで
ある。第２図（Ａ）はガラス球のフォトレジスト中に入
っている深さが僅かである場合、第２図（Ｃ）はガラス
球がフォトレジストを貫通して金属１の面に達している
場合、第２図（Ｂ）はガラス球が（Ａ）と（Ｃ）の中間
の位置にある場合を示している。第２図（Ａ）〜（Ｃ）
で光線４は、図示しない光源からガラス球３を通してフ
ォトレジスト２に入射し、焦点４ａに収束する。第２図
（Ｂ）の場合には、焦点４ａ付近の部分２ｂにレジスト
を形成するのに充分な光量が与えられる。第２図（Ａ）
の場合には、焦点４ａ付近のフォトレジストは感光して
現像液に対し不溶化するが、金属１に密着していないた
め、現像後金域１の面にレジストを形成するに至らない
。また第２図（Ａ）〜（Ｃ）いずれの場合にも、光線を
特に示さないが、ガラス球の投影面の外の部分２ａにあ
るフォトレジスト２には、現像後レジストを形成するの
に充分な光量が与えられる。

ガラス球３が第２図（Ｂ）に相当する深さに位置する場
合、第３図に示す形状のレジス１−２ｃおよび２ｄが、
ガラス球３の付着位置に対応して形成される（露光量が
少ない場合には、ガラス球３の中心の位置に対応するレ
ジス）２ｄは形成されず、レジスト２Ｃのみとなる）。

本発明による金属表面の粗化方法を、以下に手順を追っ
て説明する。

常法により清浄にした金属ロール１の表面に、安全光の
下で、ネガ型のフォトレジスト２を適当な方法で塗布し
、金属ロール１を回転させて厚さを均一にし、さらに重
力による厚さの偏りを防ぐため回転させながら、表面の
粘着性が保持される程度に軽く乾燥する。このような状
態で、ロールをゆっくり回転させながら、上からガラス
球３を一様に散布して、ロールに付着させる。フォトレ
ジスト２が乾燥した後、ロールを回転させながら、１回
転（または複数回転）の間、適当な光源で露光し、常法
により現像する。その後、金属ロール１の表面の材質と
レジストの特性を考慮して選んだ適当なエツチング剤で
、常法によりエツチングを行う。

未乾燥で、粘着性を保っているフォトレジスト２の面に
、ガラス球３が付着して、はぼ単粒子体層を形成し、露
光の際、ガラス球３が第２図（Ａ）〜（Ｃ）に示したよ
うな光量の分布を生ずるので、現像されたフォトレジス
トは、第３図に示すようなレジスト２ｃ、２ｄを形成す
る。レジスト２ｃ。

２ｄを介してエツチングを施すと、レジス）２ｃ。

２ｄの存在する部分を除いて、金属１の表面がエッチさ
れ、ガラス球３の直径に応じた大きさの凹凸が形成され
、金属１が粗面化される。ガラス粒子体３の投影の中心
に位置する部分のレジスト２ｄは、エツチングの際脱落
することがあるが、支障はない。

〔実施例２〕 実施例１において用いたネガ型のフォトレジストの代わ
りに、ポジ型のフォトレジストを用いた。

金属表面に層状に付着したフォトレジストに透明粒子体
が付着した状況は、第１図（Ａ）および（Ｂ）と同じで
ある。粒子体の付着したフォトレジストに露光した入射
光の状況も、第２図（Ａ）ないしくＣ）と同様である。

現像を経て金属表面に形成されたレジストの例を第４図
に示す。

露光の際レジスト２には、実施例１の場合と同様、ガラ
ス球３の位置する高さに応じ第２図（Ａ）〜（Ｃ）に示
すような光量の分布を生じる。２ａおよび２ｂで示す部
分のポジ型フォトレジストは、現像により除去されるの
に充分な光量を受ける。

フォトレジスト２がポジ型であるため、この点が実施例
１と異なる。フォトレジスト２を現像すると、第２図（
Ａ）　〜（Ｃ）に２ａおよび２ｂで示す部分のフォトレ
ジストは溶解、除去され、それ以外の部分のフォトレジ
スト２が、第４図に示すレジスト２ｅを形成する。レジ
スト２ｅが形成された部分以外では、金属１が露出して
いる。

粗面化の方法は、用いるフォトレジストと現像液を除き
、実施例１と同じである。第４図においてレジス）２ｅ
が形成された部分以外では、金属１の表面が露出してい
るので、この部分だけがエツチングを受ける。ガラス球
３が第２図（Ａ）の高さに位置する場合には、レジスト
２ｅの形状は中心に孔のない円になる。

〔実施例３〕 実施例１において用いたガラス球の代わりに、銅合金の
球状粒子体を用いた。露光の際、調合金球粒子体による
光の遮断と、表面での反射により、各粒子体の周囲のフ
ォトレジストに露光が与えられ、現像後レジストが形成
され、第５図のようなレジスト１１のパターンが得られ
る。エツチングを施すと、レジスト１１の存在する部分
を除いて金属１０表面がエッチされる。

〔発明の効果〕

本発明によると、所望の大きさの、鋭い凹凸を形成して
、必要な表面全体にわたり金属を均一に粗面化すること
ができる。特に、面の精度が要求される曲面をなす金属
表面の粗面化に適用することができる。

本発明のエツチング方法によれば、面の精度が要求され
る曲面をなす金属表面に粗面化を施すに際し、単純な化
学的エツチング法の場合のような金属組織の制約を受け
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ、本発明による金
属表面の粗化方法の一実施例において透明粒子体を付着
させた金属表面付近を示す平面図および断面図、第２図
（Ａ）ないしくＣ）は透明粒子体の付着したフォトレジ
ストに露光した入射光の状況を示す説明図、第３図は金
属表面に形成されたレジストの一例を示す平面図、第４
図は本発明の他の実施例において金属表面に形成された
レジストを示す平面図、第５図は本発明の第三の実施例
において金属表面に形成されたレジストを示す平面図で
ある。 符号の説明 １−−−−−−−一金属、金属ロール ２−一−〜−−−一−−−フォトレジスト２　ａ　、　
　２　ｂ−−−−−−−−フォトレジスト２の部分２ｃ
２ｄ−一・−・・・−レジスト ２ｅ−・−−−−−−−−−レジスト ３−−−−−ガラス球 ４−−−−−−−−−一光線 ａ 焦点 レジスト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属表面にフォトレジストを塗付し、該フォトレ
   ジストに透明または光吸収性の、球等の粒子体をほぼ一
   様に付着させ、 前記フォトレジストを露光して、前記粒子体の集光ある
   いは遮光効果により前記フォトレジストに露光部と非露
   光部を形成し、 前記フォトレジストを現像して、前記露光部または非露
   光部に対応したレジストを形成し、該レジストを介して
   前記金属表面にエッチングを行うことを特徴とする、金
   属表面を粗化する方法。
2. （２）前記金属表面が曲面である、請求項第１項の金属
   表面を粗化する方法。
3. （３）前記金属表面が金属ロールの表面である、請求項
   第２項の金属表面を粗化する方法。