JPH04502433A - 円筒状物体にレジストパターンを形成する方法及び装置、並びに、かかるレジストパターンを使用して得られる食刻金属円筒 - 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】 円筒状物体にレジストパターンを形成する方法及び装置、並びに、かかるレジス トパターンを使用して得られる食刻金属円筒 本発明はまず、円筒状物体に耐性パターンを形成するために、使用予定の処理剤 及び／または処理条件に対して耐性であるかまたは耐性にされ得る材料層を該円 筒状物体に塗布し、前記材料層が除去された場所のパターンをレーザビーム処理 によって形成し、所望の場合には引き続き、処理剤及び処理条件に対して耐性を 与えるべく材料層を更に処理する段階を含む方法に係る。

この場合、耐性パターンとは一般に、当該材料が塗布された円筒の部分が、処理 剤及び／または支配的処理条件の影響から保護されるような材料のパターンを意 味すると理解されたい。

処理は例えば、金属またはエツチング可能プラスチックから成る円筒をエツチン グする処理でもよい、処理はまた、電解槽中で金属を電着させる処理でもよい。

以下の記載では主としてエツチング耐性パターンを取り扱うが、上記から明らか なように、本発明はががるパターンに限定されない。

円筒状物体の外面に耐性パターンを形成することは公知である０円筒状金属物体 にエツチング耐性パターンを形成するときは、写真乳剤（ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ ｉｃ　１ａｃｑｕｅｒ　）または一般に有機塗装剤のごとくエツチング剤に耐性 であるかまたは耐性にされ得る材料の層によって円筒状金属物体を被覆する２円 筒状金属物体は例えば、銅、ニッケルまたは鉄などから成るスリーブのような継 ぎ目なし円筒状金属物体でもよい、また、金属シートの末端を互いに溶接するこ とによって得られた円筒状物体を出発物体としてもよい。

使用すべき材料を選択する際には、どのタイプのレーザビーム処理が選択されて いるかということが重要である。

レーザビーム処理が焼灼処理であるときには、使用すべき材料層として理論的に は、レーザビームを用いて焼灼または蒸発させ得る適当な任意の材料を選択し得 る。

レーザビーム処理が光化学処理であるときには、輻射作用によって硬化するかま たは輻射作用によって現像液に可溶になる材料を選択し得る。後者の材料の場合 には、ネガ用またはポジ用の写真乳剤系が使用される。光化学処理では、かかる レーザビーム処理に続いて、現像液に可溶である場所または可溶にされた場所か ら材料層を除去する現像工程を行なわなければならない、また必要な場合には、 現像工程後またはレーザビーム処理自体の後で、材料層に所望のエツチング耐性 を与える追加処理を行なってもよい。

どの場合でも、処理の終了後には、以後のエツチング工程中にエツチング剤によ って腐食されてはならない円筒状物体の場所を保護するエツチング耐性パターン を備えた円筒状金属物体が得られる。

エツチング耐性パターンがかかる円ｍ状物体の外面だけに形成され、エツチング 処理によって円筒状物体の壁に貫通口を設ける必要があるときは、サイドエッチ （ｌｉｔｅｒａｌｅｔｅｈｉｎｇ）が極めて深刻な問題となる。

特に円筒状物体の内面で多数の開口がオーバーラツプしてはならないので、顕著 なサイドエッチが生じると、開ロバターンの形成密度が極めて限定されることに なる。

本発明の目的は、円筒状金属物体の両面にエツチング耐性パターンを形成でき、 従って従来の場合よりもはるかに優れた形成密度のエツチングを行なうことが可 能な前記タイプの方法を提供することである。

本発明方法の特徴は、円筒状金属物体の内外両面に材料層を塗布すること、材料 層が除去されるべき場所のバターンを内外両面に形成すること、並びに、内面の パターンと外面のパターンが所定の決まった相互関係を有することである。

互いに対して極めて正確に位置決めされ、従って両面エツチングを行なうことが 可能なエツチング耐性パターンのごとき耐性パターンを、円筒状金属物体の内外 両面に形成し得ることが知見された。

両面エツチングは、１つには、円筒状物体の肉厚全体にわたるサイドエッチを抑 制するので貫通エツチングの形成密度、即ち開口密度（単位面積あたりの孔数） が増加することを意味する。また、両面エツチングによれば、同じ開孔密度で通 路（単位面積あたりの開口表面）を拡大することが可能である０両面エツチング は、更に、エツチング総時間がかなり短縮されることを意味する。

物体の両面エツチング自体が公知であることは理解されよう、かかる公知の方法 では、出発材料は両面にエツチング耐性パターンを備えた平坦なシート状金属材 料であり、２つのパターンは互いに対して極めて正確に位置決めされている。か かる場合、シートの両面の写真乳剤から成る像担持パターンは互いに一致し、該 パターンは、上部フィルムと下部フィルムとが約２５μｍの間隔で互いに対して 正確に位置決めされた写真フィルム系によるパターン形成工程によって得られる 。

ノ　上記のごとき公知方法は、円筒状金属物体の内面及び外面にエツチング耐性 パターンを形成し得る可能性に間する情報を全く与えない。

本発明はまた、円筒状金属物体の表面に存在する材料層を所定パターンに従って レーザビームで処理するための、円筒状物体が回転自在に装着されるクランプ装 置と、レーザビーム形成手段と、レーザビームの偏向及び案内手段と、レーザビ ーム処理の調整及び制御を行なう電子測定制御系とを少なくとも含む。

かかる本発明装置の特徴は、装置が、処理すべき円筒状物体の内面を自由に開放 しながら該円筒状物体の端部を受容する手段を有し、２つのレーザビームを形成 する手段を備え、円筒状物体の外面及び内面に対向して配置された２つのビーム 集束素子に２つのビームを導く案内手段が存在し、円筒状物体の内面及び外面に レーザビーム処理された材料層の場所パターンを形成するために、円筒状物体の 軸線に平行な線に沿ってビーム集束素子に被制御運動を行なわせる手段が配備さ れていることである。

特に、１つのレーザ装置から発した単一レーザビームを２つの部分ビームに分割 するビームスブリット装置が使用される。

２つのレーザビームを使用するか、または、形成された１つのレーザビームを公 知のビームスブリット装置によって２つの部分ビームに分割し、２つのビームま たは部分ビームを使用して円筒状物体の内面及び外面の材料層を処理することに よって該材料が除去された場所のパターンを形成し、このようにして円筒状物体 の両面にエツチング耐性パターンを形成し得ることが知見された。

本発明装置の出発点となった上記タイプの装置は豪州特許第３８２５５８号によ って公知であることに留意されたい。

該特許の明細書は、乳剤を塗布したスクリーン印刷原紙をクランプローラに押し 付け、プログラムされたレーザビームを使用して原紙部分に存在する開口を焼灼 する装置を記載している。これらの開口は原紙を用いて印刷すべきパターン部に 対応する８本発明は、金属スリーブのごとき円筒状物体の内面及び外面に存在す る材料層の処理装置を記載している。このために本発明装置は、円筒状物体の内 面を自由に開放しながらクランプ装置が該円筒状物体を挟持するように構成され ている。

完成形態の本発明装置は前記のごとく、対応する偏向、案内、制御及び調整手段 を備えた２つのレーザ装置を含む。

別々に制御及び調整される２つのレーザを使用するならば、円筒の内面及び外面 に別々のパターンが同時的または非同時的に形成されるであろう、２つのシステ ムを結合させることによって、２つのパターン間の関係を確保し得る０本発明装 置の利点は、ビームスブリット装置によってそのビームを２つの部分ビームに分 割できる１つのレーザ装置を使用することである。

処理すべき円筒状物体の多少のぐらつきを許容するために、ビーム集束素子の少 なくとも１つが、ビーム集束素子の一部を成すレンズ系の中心と処理すべき円筒 状物体上のビーム衝突点の中心との間の距離を一定値に維持する手段を備えるの が有利である。

かかる定距離維持システムは、オランダ特許出願第８８０１５５１号（先行刊行 物でない）に記載されている。

かかるシステムを組み込んだ結果として、集束レンズアセンプリと挾持された円 筒の表面との間の距離が、概して一定に維持される。

集束レンズ系とその上に焦点を結ばせる物体との間の距離を精密に測定するため に、先行刊行物でないオランダ特許出願第８８０２３９７号に記載された距離測 定方法及び装置を使用し得る。

該特許出願に記載された距離測定手段は、前出のオランダ特許出願第８８０１５ ５１号に開示された定距離維持手段において使用されると好結果を与える。

上記に引用した先行刊行物でないオランダ特許出願第８８０１５５１号及び第８ ８０２３９７号は上述のごとく本発明装置で使用されるので、それらの記載内容 は本明細書に含まれるものとする。特に、本発明装置によって、円筒状エレメン トの内面及び外面に固定された所定の相互関係を有するパターンを形成すること が可能である。

後述するごとく、これは、金属円筒の内面のパターンと外面のパターンとが等し いことを意味する。しかしながら、両面のパターンが互いに等しくないパターン であること、また、互いに対して位置のずれたパターンであることも意味する。

最後に、本発明は、エツチング処理後に除去されるエツチング耐性パターンを用 いた金属円筒のエツチングによって得られる食刻金属円筒に係る。かかる本発明 の金属円筒の特徴は、上記のごとき本発明方法を用いて得られたエツチング耐性 パターンをその内面及び外面に有する円筒を出発材料とすることである。

次に、本発明を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明装置の概略図である。

図２は、複数の可能なパターンの形状及びパターンの配置を示す断面図である。

図１は、内面及び外面に材料層を備えた円筒状金属物体の処理装置１を示す。

円筒状金属物体２０は、例えばニッケルの電着によって形成され、レーザ光線で 局部的に焼灼し得る適当な有機塗装剤が内面及び外面に塗布された継ぎ目なしス リーブである。

装置は、レーザ１１とレーザの案内手段１２及びスプリット手段１３とを有する 。ビームスプリッタ１３は、ビームを等しい強度または所望の場合には不等な強 度の２つの部分に分割する。２つの部分ビーム２１．２２は、ミラ一手段８．８ ’　、６．６’を介して、レーザ集束手段５．５′に案内され、２つの部分ビー ムの焦点は円筒状金属物体２０の内面及び外面の材料層の中心に結ばれる。焦点 を符号２１で概略的に示す。

円筒状金属物体は末端リング２５（拡大断面を符号２５゛で示す）、回転手段２ 及びクランプ手段３によって挾持されている。

内面及び外面に適当な材料層を備えた円筒状金属物体２０をその軸線の回りで回 転させ、その回転中に集束手段５．５°が円筒２０の軸線に平行に所定の移動を 実行し、この移動中に、部分ビームが所定のプログラムに従って対応材料層に所 望通りに作用するように部分ビーム案内手段が作動する。

レーザ集束手段５．５′の作業中に、適当な偏向手段６゜６゛が所定のプランに 従ってスピンドル４，４′に沿って移動し、該プランに従う偏向手段の移動は、 中央論理装置に接続されたモータ１８．１９によって調整される０円筒状物体の 回転はまた、コンピュータのごとき中央論理装置に同様に接続されたモータ１７ によって調整される。

概略的に図示したように、部分ビーム集束装置５′の位置は、ミラー６′をやや 透明にして部分ビーム２２の一部分をミラー６°で透過することによって測定さ れる。従って、光学定規２３に対する集束装置５′の位置が決定される。光学定 規の信号を、結線２４を介して中央論理装置１０にフィードバックする。レーザ 調整装置１４も中央コンピュータに接続されており、従ってコンピュータは、集 束装置５，５°の移動、円筒２０の回転、集束手段５，５゛によって透過された 部分ビームの作用を所定のプログラムに従って調整するための調整動作を実行す る。

定規に対する集束装置５′の位置を前記のごとく決定し得る。ビーム２２の一部 を使用する代わりに、定規２３を照射する小型レーザを集束装置５′に接続して もよい、このようにして正確な位置決定を行なうことも可能である。

定規を使用することなく、モータ１８及び／または１９のモータ位置を論理装置 １０にフィードバックすることによって位置の決定及び調整を行なうことも可能 である。このような方法は勿論、モータ、結線及びスピンドルの機械的正確度が 十分でありまたそれらの据え付けが再現可能なときに限って使用できる。

スキャナ１６からきた信号はインタフェース１５を介してコンピュータに与えら れ、スキャナで走査された原画と円筒２０の内面及び外面にレーザ照射によって 描画されたパターンとの間で直接的な平行移動（ｄｉｒｅｃｔ　ｔｌａｎｓｌａ ｔｉｏｎ）が行なわれる。

図２は、円筒状物体の壁の両面のエツチング耐性パターンがどのような相対位置 で互いに位置決めされるか及び両面のエツチング耐性パターンの形状が互いにど のような関係を有しているかを示す。

図２ａは、両面に夫々パターン３１．３２が設けられた円筒状物体３０の壁の一 部を示す、パターンは開口３５゜３６を有しており、凹部３３．３４を形成する エツチングが既に行なわれたことが理解されよう０図示の状態で、材料層３０に 貫通口が設けられるまでエツチングを続行してもよい、または、この時点でエツ チングを終了してもよく、または、材料の内面及び外面に凹部パターンを確実に 形成するために、材料に貫通口が形成されない程度に短時間だけエツチングを更 に続行してもよい。

後者の場合、円筒状金属物体の両面にビットパターンが得られる。全部のピット が情報を含むことができ、この情報を光学的手段または機械的手段によって走査 し得る。

言うまでもなく、両面に多量の情報を含むかがる円筒を裁断して、両面に情報を 含む平坦金属シートを形成するこ）　とが可能である。

図２ｂは、エツチング耐性パターン３１．３２が円筒状物体の両面で互いに同じ 相対位１に存在するが２つの面のパターンの開口面積が互いに異なる状態を示す 、エツチング中に、（図２ａの符号で）開口３５の面積が開口３６の面積よりも 小さいので凹部３４は凹部３３よりも小さい表面積を有する。

かかる配置及び形状は、円筒状物体の片面でサイドエッチが進むことを極力阻止 したいときに重要である０図２ｂの場合、所望の目的次第で、円筒を貫通する完 全エツチングを行なってもよく、また、両面エツチングによって、円筒の肉厚の 一部だけをエツチングしてもよい。

図２ｃによれば、円筒の両面に形成されるパターンが異なる形状を有し異なる位 置に設けられていることが理解されよう、これは、外面のエツチング耐性パター ン３１が格子状を有し、内面のエツチング耐性パターン３２が螺旋形に配置され たスリット状開口から成り、所定の場所で貫通エツチングを行なうと螺旋のスリ ット状開口と穴形開口とが互いに接触する状態の例を示す０図２ｄは、エツチン グ耐性パターンが同じ形状であるがパターンの位置が異なる状態を示す。

最後に、円筒の内面及び外面でエツチング耐性パターンが異なる形状を有する場 合、及び、２つのパターンの位置が互いに無間係である場合ら考えられる。

図２ａから図２ｄに示したエツチング耐性パターンは、両面の材料層を同時にレ ーザ照射することによって（且つ必要に応じて所要の現像及び／またはその後の 処理工程を伴って）形成されてもよいが、片面ずつ順次に形成されてもよい。

パターンを片面ずつ順次に形成するとき、形成作業は、２つの集束装置５，５° の同じ移動によって行なわれてもよいが、各面のパターンが別々の通路において 形成され、集束手段５．５′が互いに独立して作動され制御されてもよい。

エツチング処理自体に関しては、本願と同時に出願された本出願人によるオラン ダ特許出願第８８０２９２７号を参照されたい、該特許出願は、金属のエツチン グ係数に影響を与える追加手段によって、エツチング処理中にサイドエッチを所 望通りに制御することが可能なエツチング方法を開示している。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成３年５月２８日「 二

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．使用される処理剤及び処理条件に耐性であるかまたは耐性にされ得る材料層 を塗布し、レーザビーム処理によって前記材料層が除去された場所のパターンを 形成し、所望の場合には引き続き、処理剤及び処理条件に対して材料層をエッチ ング耐性にするために材料層を更に処理する段階を含む円筒状物体に耐性パター ンを形成する方法であって、材料層３１，３２を円筒状物体３０の内外両面に塗 布し、材料層３１，３２が除去される場所３５，３６のパターンを内外両面に形 成し、内面のパターンと外面のパターンとが所定の決まった相互関係を有するこ とを特徴とする方法。
2. ２．円筒状物体を回転自在に装着させるクランプ手段と、レーザビーム形成手段 と、レーザビームの偏向及び案内手段と、レーザビーム処理の調整及び制御を行 なう電子測定調整システムとを少なくとも含んでおり、円筒状金属物体の表面に 存在する材料層を所定のパターンに従ってレーザビームで処理する装置であって 、装置が、円筒状物体２０の内面を自由に開放しながら円筒状物体の端部２５を 受容する手段２，３を含み、装置１が２つのレーザビームを形成する手段を備え 、円筒状物体２０の外面及び内面に対向して配置された２つのビーム集束素子５ ，５′に２つのビームを導く案内手段６，６′，８，８′が備えられ、円筒状物 体の内面及び外面にレーザビームで処理された材料層の場所のパターンを形成す るために、円筒状物体２０の軸線に平行な線４，４′に沿ってビーム集束素子５ ，５′に被制御運動を行なわせる手段が配備されていることを特徴とする装置。
3. ３．２つのレーザビームを形成する手段が、２つの部分レーザビーム２１，２２ を形成するレーザビームスブリット装置１３を含むことを特徴とする請求項２に 記載の装置。
4. ４．ビーム集束素子５，５′の少なくとも１つが、ビーム集束素子５，５′の一 部を形成するレンズ系の中心と円筒状物体２０の表面のビーム衝突点２１の中心 との間に所定の定距離を維持する手段を有することを特徴とする請求項２または ３に記載の装置。
5. ５．装置が、円筒状エレメント２０の内面及び外面に所定の決まった相互関係を 有するパターンを形成し得ることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に 記載の装置。
6. ６．エッチング処理後に除去されるエッチング耐性パターンを使用して金属円筒 をエッチングすることによって形成され、エッチング耐性パターンが円筒の内面 及び外面に存在し、請求項１に記載の方法によって得られることを特徴とする食 刻金属円筒。