WO2018043036A1 - メッシュフィルターの製造方法及びメッシュフィルター - Google Patents

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Abstract

パンチング加工よりも微細な孔を形成することができ、目開きの異なるメッシュを同一基材上に形成することで、種々の目開きサイズによって流量や光量を任意に可変としたメッシュフィルターの製造方法及びメッシュフィルターを提供する。　ＤＬＣパターン付ロールを用いて、メッキ可能な金属を連続メッキすることによりメッシュフィルターを作製する工程と、を含み、前記メッシュフィルター状レジストパターンが、目開きの異なる複数のメッシュフィルター状レジストパターンが同一の前記円筒状金属基材に形成されてなるメッシュフィルター状レジストパターンである、メッシュフィルターの製造方法とした。

Description

メッシュフィルターの製造方法及びメッシュフィルター
　本発明は、表面にＤＬＣパターンが設けられたＤＬＣパターン付ロールを用いて連続メッキにより作製された金属製のメッシュフィルターの製造方法及びメッシュフィルターに関する。
　従来、金属で作製されたメッシュフィルターが知られている。金属製メッシュフィルターは、例えば濾過などの用途に用いられている。
　このような金属製メッシュフィルターは、金属ワイヤーを使って網状としたものや、板状の金属基材にパンチング加工で孔を開穿したものなどがある。
　従来のパンチング加工で金属基材に作製したメッシュフィルターでは、μ単位での微細な孔を開けることは難しかった。また、従来のパンチングメタルで作製したメッシュフィルターでは、同一基材には、同一の目開きのメッシュを形成することしかできなかったため、流量を変えるにあたっては、目開きの異なる様々なメッシュフィルターを準備する必要があった。
特開平９－１３１５０６
　パンチング加工よりも微細な孔を形成することができ、目開きの異なるメッシュを同一基材上に形成することで、種々の目開きサイズによって流量や光量を任意に可変としたメッシュフィルターの製造方法及びメッシュフィルターを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明のメッシュフィルターの製造方法は、メッキ可能な円筒状金属基材を準備する工程と、前記円筒状金属基材の表面にフォトレジストを塗布し、露光・現像せしめてメッシュフィルター状レジストパターンを形成する工程と、前記円筒状金属基材及びメッシュフィルター状レジストパターンの表面にＤＬＣ被覆膜を形成する工程と、前記メッシュフィルター状レジストパターン上に形成されたＤＬＣ被覆膜を前記メッシュフィルター状レジストパターンごと剥離せしめて前記円筒状金属基材の表面にＤＬＣパターンを形成し、ＤＬＣパターン付ロールを作製する工程と、前記ＤＬＣパターン付ロールを用いて、メッキ可能な金属を連続メッキすることによりメッシュフィルターを作製する工程と、を含み、前記メッシュフィルター状レジストパターンが、目開きの異なる複数のメッシュフィルター状レジストパターンが同一の前記円筒状金属基材に形成されてなるメッシュフィルター状レジストパターンである、メッシュフィルターの製造方法である。
　前記フォトレジストが塗布される金属基材が、ニッケル、タングステン、クロム、チタン、金、銀、白金、ステンレス鋼、鉄、銅、アルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料から構成されてなるのが好適である。
　前記ＤＬＣ被覆膜の厚さが、０．１μｍ～２０μｍであるのが好適である。
　前記目開きの異なる複数のメッシュフィルター状レジストパターンが、目開きが無段階で変化する無段階グラデーションパターンであるのが好適である。
　本発明のメッシュフィルターは、メッキ可能な円筒状金属基材の表面にフォトレジストを塗布し、露光・現像せしめてメッシュフィルター状レジストパターンを形成し、前記円筒状金属基材及びメッシュフィルター状レジストパターンの表面にＤＬＣ被覆膜を形成し、前記メッシュフィルター状レジストパターン上に形成されたＤＬＣ被覆膜を前記メッシュフィルター状レジストパターンごと剥離せしめ、前記円筒状金属基材の表面にＤＬＣパターンを形成して製造されたＤＬＣパターン付ロールを用いて、メッキ可能な金属を連続メッキすることにより製造されてなるメッシュフィルターであり、前記メッシュフィルター状レジストパターンが、目開きの異なる複数のメッシュフィルター状レジストパターンが同一の前記円筒状金属基材に形成されてなるメッシュフィルター状レジストパターンであり、前記メッシュフィルターが、目開きの異なる複数のメッシュフィルター部を備える、メッシュフィルターである。
　前記フォトレジストが塗布される金属基材が、ニッケル、タングステン、クロム、チタン、金、銀、白金、ステンレス鋼、鉄、銅、アルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料から構成されてなるのが好適である。
　前記ＤＬＣ被覆膜の厚さが、０．１μｍ～２０μｍであるのが好適である。
　前記目開きの異なる複数のメッシュフィルター状レジストパターンが、目開きが無段階で変化する無段階グラデーションパターンであるのが好適である。
　本発明の流体流量調整機構は、前記目開きの異なる複数のメッシュフィルター部を備えるメッシュフィルターと、前記メッシュフィルターをスライドさせるスライド機構と、を有し、前記メッシュフィルターをスライドさせることで、任意の目開きのメッシュフィルター部で流体流量の調整を行うことを可能とした、流体流量調整機構である。
　本発明の光量調整機構は、前記目開きの異なる複数のメッシュフィルター部を備えるメッシュフィルターと、前記メッシュフィルターをスライドさせるスライド機構と、を有し、前記メッシュフィルターをスライドさせることで、任意の目開きのメッシュフィルター部で光量の調整を行うことを可能とした、光量調整機構である。
　本発明によれば、パンチング加工よりも微細な孔を形成することができ、目開きの異なるメッシュを同一基材上に形成することで、流量や光量を任意に変えられるようにしたメッシュフィルターの製造方法及びメッシュフィルターを提供することができるという著大な効果を有する。
　本発明に係るメッシュフィルターは、例えば、目開きが１０μｍ～５００μｍのサイズで複数の異なるメッシュを同一基材上に形成することができるので、かかるメッシュフィルターをスライドさせることで、目開きサイズを任意に可変なメッシュフィルターとなる。かかる任意目開き可変メッシュフィルターは、様々な用途に適用可能である。用途としては、例えば、気体や液体などの流体の流量調整や光量調整を行うためのメッシュフィルターとして使用可能である。
本発明に係るメッシュフィルターにスライド機構を設けた一つの実施の形態を示す概略図である。 本発明に係るメッシュフィルターの製造方法に用いられるＤＬＣパターン付ロールの一つの実施の形態を示す概略図である。 本発明に係るメッシュフィルターの製造方法に用いられるＤＬＣパターン付ロールの一例を模式的に示す説明図であり、（ａ）は円筒状金属基材の表面にフォトレジストを塗布した状態の要部断面図、（ｂ）は露光・現像せしめてメッシュフィルター状レジストパターンを形成した状態の要部断面図、（ｃ）は円筒状金属基材及びメッシュフィルター状レジストパターンの表面にＤＬＣ被覆膜を形成した状態の要部断面図、（ｄ）はメッシュフィルター状レジストパターン上に形成されたＤＬＣ被覆膜をメッシュフィルター状レジストパターンごと剥離せしめた状態を示す要部断面図である。 図３に示したＤＬＣパターン付ロールの製造方法の工程順を示すフローチャートである。 実施例１で製造されたメッシュフィルターを撮影した写真である。
　以下に本発明の実施の形態を説明するが、これら実施の形態は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
　図１において、符号１０は本発明に係るメッシュフィルターを示す。メッシュフィルター１０は、メッキで製造されるフィルターであるから、金属製である。
　メッシュフィルター１０は、目開きサイズの異なる多数の孔が開穿されている。本発明に係るメッシュフィルターにおけるメッシュ形状には、網状や孔状のものなどが含まれる。
　図１の例では、メッシュフィルター１０は、それぞれ目開きサイズの異なる複数の孔１２、１４、１６が開穿されており、それぞれメッシュフィルター部４２、４４、４６を構成している。孔１２は例えば直径１００μｍ、孔１４は例えば直径５０μｍ、孔１６は例えば直径１０μｍ、である。
　図１の例では、メッシュフィルター１０は、上下に設けられたスライド機構１８ａ，１８ｂを有しており、流体流量又は光量調整機構２０となっている。
　スライド機構１８ａ，１８ｂはレールであり、板状のメッシュフィルター１０が挟まれている。これにより、メッシュフィルター１０を左右にスライドさせると、直径１００μｍの孔１２、直径５０μｍの孔１４、直径１０μｍの孔１６、というように孔の大きさを任意に変更できる。
　図２において、符号２２はＤＬＣパターン付ロールである。ＤＬＣパターン付ロール２２は、中央に貫通孔２４が形成された円筒状金属基材２６の表面にＤＬＣパターン２８が形成されている。図２の例では、ＤＬＣパターン２８として、例えば直径１００μｍの円形凸部３０、例えば直径５０μｍの円形凸部３２、例えば直径１０μｍの円形凸部３４、が形成されている。
　円筒状金属基材２６はメッキ可能な金属であればいずれも適用できるが、例えば、ニッケル、タングステン、クロム、チタン、金、銀、白金、ステンレス鋼、鉄、銅、アルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料から構成することができる。
　また、円筒状金属基材２６は、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）材の上に設けられる構成としてもよいし、ゴム又はクッション性を有する樹脂からなるクッション層の上に設けられる構成としてもよい。
　ＤＬＣパターン付ロール２２の製造方法を図３及び図４に基づいて説明する。まず、円筒状金属基材２６を準備し、図３（ａ）に示すように、前記円筒状金属基材２６の表面にフォトレジスト３６を塗布し（図４のステップ１００）、前記フォトレジスト３６を露光・現像せしめてメッシュフィルター状レジストパターン３８を前記円筒状金属基材２６の表面に形成する（図４のステップ１０２）。前記フォトレジスト３６としては、ネガ型フォトレジストが好適である。このようにして、図３（ｂ）に示す状態となる。
　そして、前記円筒状金属基材２６及びメッシュフィルター状レジストパターン３８の表面にＤＬＣ被覆膜４０を形成する（図４のステップ１０４）。このようにして、図３（ｃ）に示す状態となる。
　次に、メッシュフィルター状レジストパターン３８上に形成されたＤＬＣ被覆膜４０を前記メッシュフィルター状レジストパターン３８ごと剥離せしめて前記円筒状金属基材２６の表面にＤＬＣパターン２８を形成してパターン付ロール２２を作製する（図４のステップ１０６）。このようにして、図３（ｄ）に示す状態となる。
　そして、ＤＬＣパターン付ロール２２を用いて、メッキ可能な金属を連続メッキすることにより、図１に示すような、メッシュフィルター１０が出来る。前記ＤＬＣパターン付ロール２２を用いて、メッキされるメッキ可能な金属については、メッキ可能な金属であればいずれも適用でき、例えば、ニッケル、タングステン、クロム、チタン、金、銀、白金、鉄、銅、アルミニウムなどを適用することができる。例えば、円筒状金属基材２６が銅の場合、前記ＤＬＣパターン付ロール２２を用いて、メッキする金属としてはニッケルが適用できる。
　ＤＬＣ被覆膜４０の形成にあたっては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やスパッタ法によってＤＬＣで被覆することが可能である。
　前記ＤＬＣ被覆膜４０の厚さは、０．１μｍ～２０μｍであるのが好適である。より具体的には、０．１μｍ～５μｍがさらに好ましい。
　前記目開きの異なる複数のメッシュフィルター状レジストパターンが、目開きが無段階で変化する無段階グラデーションパターンであるのが好ましい。無段階グラデーションパターンとは、「段階的変化」の途切れ目がほとんど感じられない無段階グラデーションのパターンという意味である。
　かかる無段階グラデーションパターンのメッシュフィルター状レジストパターン上に形成されたＤＬＣ被覆膜を前記メッシュフィルター状レジストパターンごと剥離せしめて前記円筒状金属基材の表面にＤＬＣパターンを形成してパターン付ロールを作製したＤＬＣパターン付ロールを用いて、メッキ可能な金属を連続メッキすることにより、目開きの異なる複数のメッシュフィルター部の目開きのサイズの段階的な変化をほとんど感じない無段階グラデーションのメッシュフィルター部を有するメッシュフィルターとなる。かかる任意目開き可変メッシュフィルターは、流体流量調整や光量調整を無段階で行うことのできる無段階可変メッシュフィルターとなる。
　以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
　（実施例１）
　円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍの版母材（アルミ中空ロール）を準備し、Ｎｅｗ　ＦＸ装置（株式会社シンク・ラボラトリー製全自動レーザーグラビア製版ロール製造装置）を用いて下記するＤＬＣパターン付ロールを製造した。
　まず、版母材（アルミ中空ロール）を銅メッキ槽に装着し、中空ロールをメッキ液に全没させて電流密度３０Ａ／ｄｍ２、電圧６．０Ｖで８０μｍの銅メッキ層を形成した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、均一な銅メッキ層を得た。
　この銅メッキ層の表面を２ヘッド型研磨機（株式会社シンク・ラボラトリー製研磨機）により研磨して当該銅メッキ層の表面を均一な研磨面とした。形成した銅メッキ層を基材としてその表面に感光膜（半導体レーザー用レジスト：ＴＳＥＲ－ＮＳ（株式会社シンク・ラボラトリー製））をファウンテンコーターで塗布し、乾燥した。得られた感光膜の膜厚は膜厚計（ＦＩＬＬＭＥＴＲＩＣＳ社製Ｆ２０）で計ったところ、１５μｍであった。ついで、画像をレーザー露光し現像した。上記レーザー露光は、Ｌａｓｅｒ　Ｓｔｒｅａｍ　ＦＸを用い露光条件３００ｍＪ／ｃｍ２で所定のパターン露光を行った。また、上記現像は、ＴＬＤ現像液（株式会社シンク・ラボラトリー製現像液）を用い、現像液希釈比率（原液１：水７）で、２４℃９０秒間行い、所定のレジストパターンを形成した。所定のレジストパターンとしては、１０μｍ～２００μｍまでの目開きの異なる複数のメッシュフィルター状レジストパターンが、目開きが無段階で変化するように形成された無段階グラデーションパターンとした。
　アルゴン／水素ガス雰囲気、原料ガスにヘキサメチルジシロキサン、成膜温度８０－１２０℃、成膜時間６０分で膜厚０．１μｍの中間層を成膜した。次に、原料ガスにトルエン、成膜温度８０－１２０℃、成膜時間１８０分で膜厚２μｍのＤＬＣ層を成膜した。
　ついで、５％水酸化ナトリウム水溶液にてレジストを剥離させ、図２のように、直径の異なる複数の円形凸部がそれぞれ併存せしめたＤＬＣパターンとした。ＤＬＣパターンとしては、直径２００μｍ～１０μｍの複数の円形凸部が前記基材上に無段階グラデーションで併存するように形成した。このようにして、ＤＬＣパターン付ロールを得た。
　ついで、銅メッキ槽に装着し、メッキ液に全没させて２Ａ／ｄｍ２、２．０Ｖで厚さ２０μｍの銅パターン箔を得た。表面を光学顕微鏡で観察したところ、図５に示すように、直径２００μｍの複数の孔（目開き２００μｍ）が形成されたメッシュフィルター部から直径１０μｍの複数の孔（目開き１０μｍ）が形成されたメッシュフィルター部までが、無段階で変化するように形成された無段階グラデーションのメッシュフィルター部を有するメッシュフィルターであった。
１０：メッシュフィルター、１２，１４，１６：孔、１８ａ，１８ｂ：スライド機構、２０：流体流量又は光量調整機構、２２：ＤＬＣパターン付ロール、２４：貫通孔、２６：円筒状金属基材、２８：ＤＬＣパターン、３０，３２，３４：円形凸部、３６：フォトレジスト、３８：メッシュフィルター状レジストパターン、４０：ＤＬＣ被覆膜、４２，４４，４６：メッシュフィルター部。

Claims (10)

  1. 　メッキ可能な円筒状金属基材を準備する工程と、前記円筒状金属基材の表面にフォトレジストを塗布し、露光・現像せしめてメッシュフィルター状レジストパターンを形成する工程と、前記円筒状金属基材及びメッシュフィルター状レジストパターンの表面にＤＬＣ
    被覆膜を形成する工程と、前記メッシュフィルター状レジストパターン上に形成されたＤＬＣ被覆膜を前記メッシュフィルター状レジストパターンごと剥離せしめて前記円筒状金属基材の表面にＤＬＣパターンを形成し、ＤＬＣパターン付ロールを作製する工程と、前記ＤＬＣパターン付ロールを用いて、メッキ可能な金属を連続メッキすることによりメッシュフィルターを作製する工程と、を含み、
    　前記メッシュフィルター状レジストパターンが、目開きの異なる複数のメッシュフィルター状レジストパターンが同一の前記円筒状金属基材に形成されてなるメッシュフィルター状レジストパターンである、メッシュフィルターの製造方法。
  2. 　前記フォトレジストが塗布される金属基材が、ニッケル、タングステン、クロム、チタン、金、銀、白金、ステンレス鋼、鉄、銅、アルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料から構成されてなる、請求項１記載のメッシュフィルターの製造方法。
  3. 　前記ＤＬＣ被覆膜の厚さが、０．１μｍ～２０μｍである、請求項１又は２記載のメッシュフィルターの製造方法。
  4. 　前記目開きの異なる複数のメッシュフィルター状レジストパターンが、目開きが無段階で変化する無段階グラデーションパターンである、請求項１～３いずれか１項記載のメッシュフィルターの製造方法。
  5. 　メッキ可能な円筒状金属基材の表面にフォトレジストを塗布し、露光・現像せしめてメッシュフィルター状レジストパターンを形成し、前記円筒状金属基材及びメッシュフィルター状レジストパターンの表面にＤＬＣ被覆膜を形成し、前記メッシュフィルター状レジストパターン上に形成されたＤＬＣ被覆膜を前記メッシュフィルター状レジストパターンごと剥離せしめ、前記円筒状金属基材の表面にＤＬＣパターンを形成して製造されたＤＬＣパターン付ロールを用いて、メッキ可能な金属を連続メッキすることにより製造されてなるメッシュフィルターであり、
    　前記メッシュフィルター状レジストパターンが、目開きの異なる複数のメッシュフィルター状レジストパターンが同一の前記円筒状金属基材に形成されてなるメッシュフィルター状レジストパターンであり、
    　前記メッシュフィルターが、目開きの異なる複数のメッシュフィルター部を備える、メッシュフィルター。
  6. 　前記フォトレジストが塗布される金属基材が、ニッケル、タングステン、クロム、チタン、金、銀、白金、ステンレス鋼、鉄、銅、アルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料から構成されてなる、請求項５記載のメッシュフィルター。
  7. 　前記ＤＬＣ被覆膜の厚さが、０．１μｍ～２０μｍである、請求項５又は６記載のメッシュフィルター。
  8. 　前記目開きの異なる複数のメッシュフィルター状レジストパターンが、目開きが無段階で変化する無段階グラデーションパターンである、請求項５～７いずれか１項記載のメッシュフィルター。
  9. 　請求項５～８いずれか１項記載の目開きの異なる複数のメッシュフィルター部を備えるメッシュフィルターと、
    　前記メッシュフィルターをスライドさせるスライド機構と、を有し、
    　前記メッシュフィルターをスライドさせることで、任意の目開きのメッシュフィルター部で流体流量の調整を行うことを可能とした、流体流量調整機構。
  10. 　請求項５～８いずれか１項記載の目開きの異なる複数のメッシュフィルター部を備えるメッシュフィルターと、
    　前記メッシュフィルターをスライドさせるスライド機構と、を有し、
    　前記メッシュフィルターをスライドさせることで、任意の目開きのメッシュフィルター部で光量の調整を行うことを可能とした、光量調整機構。
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