スポンサード リンク
バイメタルの製造方法
スポンサード リンク
- 【要約】
【課題】バイメタルの製造工程を煩雑化させることなく、応力除去の熱処理（エージング）工程により識別マークが不鮮明になるのを抑制するとともに、エッチングを用いずに識別マークを形成することが可能なバイメタルの製造方法を提供する。
【解決手段】このバイメタルの製造方法は、高膨張金属板１と低膨張金属板２とを接合することによりバイメタル３を形成する工程と、バイメタル３の高膨張側の表面に、ＵＶインク２８を用いて、高膨張側の表面か低膨張側の表面かを判別するための識別マークを印字する工程とを備えている。
- 【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の熱膨張率を有する第１金属板と、前記第１金属板の第１の熱膨張率よりも低い第２の熱膨張率を有する第２金属板とを接合することによりバイメタルを形成する工程と、
前記バイメタルを構成する前記第１金属板および前記第２金属板の少なくとも一方の表面に、紫外線硬化型インクを用いて、前記第１金属板の表面か前記第２金属板の表面かを判別するための識別マークを印字する工程とを備えた、バイメタルの製造方法。
【請求項２】
前記紫外線硬化型インクに含有される紫外線硬化型樹脂には、耐熱性を有する成分が添加されている、請求項１に記載のバイメタルの製造方法。
【請求項３】
前記紫外線硬化型インクを用いて前記識別マークを印字する工程は、
前記バイメタルを構成する前記第１金属板および前記第２金属板の少なくとも一方の表面に、前記紫外線硬化型インクを付着させる工程と、
前記紫外線硬化型インクが付着した前記バイメタルの表面に、紫外線を照射する工程とを含む、請求項１または２に記載のバイメタルの製造方法。
【請求項４】
前記紫外線硬化型インクを付着させる工程は、
前記識別マークの形状に対応した形状の凸状部を有するマーキングシートを用いて、前記バイメタルを構成する前記第１金属板および前記第２金属板の少なくとも一方の表面に、前記識別マークを転写する工程を含む、請求項３に記載のバイメタルの製造方法。
【請求項５】
前記凸状部を有するマーキングシートは、シート設置ロールの表面上に設置されているとともに、前記バイメタルは、送り出しロールおよび巻き取りロールに巻き付けられており、
前記識別マークを転写する工程は、
前記シート設置ロールの表面上に設置された前記マーキングシートの凸状部の表面に前記紫外線硬化型インクを付着させた後、前記バイメタルを前記送り出しロールから前記巻き取りロールに連続的に巻き取ることにより前記バイメタルを連続的に移動させるとともに、前記シート設置ロールを回転させることによって、前記連続的に移動するバイメタルを構成する前記第１金属板および前記第２金属板の少なくとも一方の表面に、前記識別マークを連続的に転写する工程を含む、請求項４に記載のバイメタルの製造方法。
【請求項６】
前記識別マークを転写する工程は、
前記紫外線硬化型インクが充填されたインク容器にインク供給ロールを浸漬するとともに、前記インク供給ロールを前記マーキングシートの凸状部の表面に接触させながら回転することによって、前記マーキングシートの凸状部の表面に前記紫外線硬化型インクを付着させた後、前記マーキングシートの凸状部の表面に付着した前記紫外線硬化型インクを転写ロールに付着させ、かつ、前記転写ロールを回転させることにより、前記連続的に移動するバイメタルを構成する前記第１金属板および前記第２金属板の少なくとも一方の表面に、前記紫外線硬化型インクが付着された前記転写ロールを連続的に接触させることによって、前記識別マークを転写する工程を含む、請求項５に記載のバイメタルの製造方法。
【請求項７】
前記凸状部を有するマーキングシートは、柔軟性を有する材料からなる、請求項４〜６のいずれか１項に記載のバイメタルの製造方法。
【請求項８】
前記紫外線硬化型インクにより前記識別マークを印字する工程の後に、前記バイメタルに対して、応力除去の熱処理を行う工程をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載のバイメタルの製造方法。
- 【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイメタルの製造方法に関し、特に、バイメタルの表面に識別マークを印字する工程を備えたバイメタルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱膨張率の異なる少なくとも２種類の金属板を接合した構造を有するバイメタルが知られている。このバイメタルを構成する高膨張側の金属板の材料としては、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｆｅ合金およびＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金などが用いられる。また、低膨張側の金属板の材料としては、Ｎｉ−Ｆｅ合金およびＣｒ−Ｆｅ合金などが用いられる。また、上記したバイメタルは、高電流が加わると、バイメタルを構成する少なくとも２種類の金属板の熱膨張率の違いにより湾曲する。具体的には、高膨張側の金属板の方が低膨張側の金属板よりも熱膨張が大きいので、バイメタルの高膨張側が凸状になるように湾曲する。このような特性を有するバイメタルは、温度によりオン／オフするサーモスイッチなどの電子機器に使用されている。
【０００３】
ここで、サーモスイッチなどの電子機器の部品としてバイメタルを使用する場合、電子機器の組み立て時にバイメタルの組み付けミスを防止するために、バイメタルの高膨張側と低膨張側とを明確に識別して組み立てる必要がある。このため、従来では、バイメタルの高膨張側および低膨張側の少なくとも一方の表面に、高膨張側の表面か低膨張側の表面かを判別するための識別マークをエッチングにより形成していた。従来のエッチングにより識別マークを形成する製造方法は、バイメタルの表面にエッチング液を付着させる工程と、エッチング液が付着したバイメタルの表面を洗浄（水洗）する工程と、そのバイメタルの表面を乾燥する工程との３つの工程からなる。この場合のエッチング液としては、セレン、硫酸銅、硝酸、塩酸および純水の混合液を用いていた。このエッチング液に混合されるセレンは、エッチングにより腐食した部分を実質的に黒色に着色するための着色剤として機能する。この従来のエッチングにより識別マークを形成する方法では、バイメタルの表面のエッチング液が付着した部分が腐食するとともに、その腐食した部分がセレンにより実質的に黒色に着色される。
【０００４】
ところで、成形加工後のバイメタルは、残留応力を持っているので、バイメタルをサーモスイッチなどの電子機器の部品として使用する際には、バイメタルの残留応力を除去する必要がある。このバイメタルの残留応力の除去には、使用時の最高加熱温度以上の温度で約１時間〜約３時間の熱処理（エージング）を行うことが有効であることが知られている。
【０００５】
しかしながら、上記した応力除去の熱処理（エージング）を大気中で行った場合、バイメタルの表面が濃青色に変色するという不都合があった。このため、バイメタルの表面にエッチングにより形成された実質的に黒色の識別マークが不鮮明になるという不都合があった。
【０００６】
そこで、従来では、応力除去の熱処理（エージング）工程において、バイメタルの表面が濃青色に変色するのを抑制するための技術が提案されている（たとえば、特許文献１および２参照）。上記特許文献１には、エッチングにより識別マークを形成した後、露点が約−６０℃〜約４０℃のＨ２雰囲気中で、約２００℃〜約５００℃の温度条件下でバイメタルを熱処理することによって、応力除去の熱処理（エージング）前に、バイメタルの表面上に不動態被膜を形成する技術が開示されている。また、上記特許文献２には、エッチングにより識別マークを形成した後、バイメタルを硫酸などを含む不動態被膜形成液に浸漬することによって、応力除去の熱処理（エージング）前に、バイメタルの表面上に不動態被膜を形成する技術が開示されている。上記特許文献１および２では、応力除去の熱処理（エージング）前に、バイメタルの表面上に不動態被膜が形成されるので、応力除去の熱処理（エージング）において、バイメタルの表面が濃青色に変色するのを抑制することが可能となる。したがって、エッチングにより形成された実質的に黒色の識別マークが不鮮明になるのを抑制することが可能となる。
【特許文献１】特開昭６２−１７３０３９号公報
【特許文献２】特開昭６２−２０９３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１および２では、バイメタルの表面上に、バイメタルの表面が変色するのを抑制するための不動態被膜を形成する工程が必要となるので、製造工程が増加するという不都合がある。その結果、バイメタルの製造工程が煩雑になるという問題点がある。
【０００８】
また、従来のエッチングにより識別マークを形成する製造方法では、エッチング液付着工程と、エッチング液洗浄（水洗）工程と、バイメタルの乾燥工程との３工程が必要であるため、識別マークの形成工程を簡略化するのが困難であるという問題点がある。また、従来のエッチングにより識別マークを形成する製造方法では、バイメタルを構成する金属板の材質の違いにより、エッチング液が付着した部分の腐食の度合いに違いが生じるので、識別マークの色にムラが生じるという不都合がある。このように識別マークの色にムラが生じた場合には、識別マークが不鮮明になるという問題点がある。また、エッチングにより識別マークを形成する製造方法では、上記したように、エッチング液に、エッチングにより腐食した部分を実質的に黒色に着色するために、着色剤として機能するセレンを含有する必要がある。このエッチング液に含有されるセレンは、ＰＲＴＡ（Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ Ｒｅｌｅａｓｅ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ：環境汚染物質排出・移動登録）対象物質であるので、環境に負荷を与える可能性があると考えられる。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、バイメタルの製造工程を煩雑化させることなく、応力除去の熱処理（エージング）工程により識別マークが不鮮明になるのを抑制するとともに、エッチングを用いずに識別マークを形成することが可能なバイメタルの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１０】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面によるバイメタルの製造方法は、少なくとも第１の熱膨張率を有する第１金属板と、第１金属板の第１の熱膨張率よりも低い第２の熱膨張率を有する第２金属板とを接合することによりバイメタルを形成する工程と、バイメタルを構成する第１金属板および第２金属板の少なくとも一方の表面に、紫外線硬化型インクを用いて、第１金属板の表面か第２金属板の表面かを判別するための識別マークを印字する工程とを備えている。
【００１１】
この一の局面によるバイメタルの製造方法では、上記のように、バイメタルを構成する第１金属板および第２金属板の少なくとも一方の表面に、紫外線硬化型インクを用いて第１金属板の表面か第２金属板の表面かを判別するための識別マークを印字することによって、この紫外線硬化型インクを用いて識別マークを印字する方法では、紫外線硬化型インクの付着工程および紫外線の照射工程の２工程のみで識別マークを形成することができるので、エッチング液付着工程、エッチング液洗浄工程およびバイメタルの乾燥工程の３工程が必要な従来のエッチングにより識別マークを形成する方法に比べて、識別マークの形成工程を簡略化することができる。また、紫外線硬化型インクを用いて識別マークを印字することによって、紫外線硬化型インクに黄色、白色および銀色などの顔料を含有させれば、バイメタルの表面に印字される識別マークの色を鮮明にすることができる。これにより、応力除去の熱処理（エージング）工程において、バイメタルの表面が濃青色に変色したとしても、バイメタルの表面に印字された識別マークが不鮮明になるのを抑制することができる。これらの結果、この一の局面では、バイメタルの製造工程（識別マークの形成工程）を煩雑化させることなく、応力除去の熱処理（エージング）工程により識別マークが不鮮明になるのを抑制することができる。また、紫外線硬化型インクにより識別マークを印字する製造方法では、バイメタルを構成する金属板の材質に関わらず、バイメタルの表面の印字部に均一に紫外線硬化型インクを付着させることができるので、識別マークの色にムラが生じるのを抑制することができる。また、紫外線硬化型インクにより識別マークを印字する製造方法では、紫外線硬化型インクにセレンなどのＰＲＴＡ対象物質を含有させる必要がないので、環境に負荷を与える可能性を低減することができる。
【００１２】
上記一の局面によるバイメタルの製造方法において、好ましくは、紫外線硬化型インクに含有される紫外線硬化型樹脂には、耐熱性を有する成分が添加されている。このように構成すれば、応力除去の熱処理（エージング）工程において、バイメタルの表面に付着した紫外線硬化型インクが熱により飛散するのを抑制することができるので、識別マークが不鮮明になるのをより抑制することができる。
【００１３】
上記一の局面によるバイメタルの製造方法において、好ましくは、紫外線硬化型インクを用いて識別マークを印字する工程は、バイメタルを構成する第１金属板および第２金属板の少なくとも一方の表面に、紫外線硬化型インクを付着させる工程と、紫外線硬化型インクが付着したバイメタルの表面に、紫外線を照射する工程とを含む。このように構成すれば、バイメタルの表面に付着した紫外線硬化型インクを、容易に、かつ、非常に短い時間で硬化させることができる。これにより、バイメタルの表面に、紫外線硬化型インクにより識別マークを非常に短い時間で印字することができるので、識別マークの形成工程をより簡略化することができる。
【００１４】
この場合、好ましくは、紫外線硬化型インクを付着させる工程は、識別マークの形状に対応した形状の凸状部を有するマーキングシートを用いて、バイメタルを構成する第１金属板および第２金属板の少なくとも一方の表面に、識別マークを転写する工程を含む。このように構成すれば、容易に、バイメタルの表面に、識別マークの形状に対応するように紫外線硬化型インクを付着させることができる。これにより、より容易に、バイメタルの表面に、紫外線硬化型インクにより識別マークを印字することができる。
【００１５】
上記凸状部を有するマーキングシートを用いて識別マークを転写する工程において、好ましくは、凸状部を有するマーキングシートは、シート設置ロールの表面上に設置されているとともに、バイメタルは、送り出しロールおよび巻き取りロールに巻き付けられており、識別マークを転写する工程は、シート設置ロールの表面上に設置されたマーキングシートの凸状部の表面に紫外線硬化型インクを付着させた後、バイメタルを送り出しロールから巻き取りロールに連続的に巻き取ることによりバイメタルを連続的に移動させるとともに、シート設置ロールを回転させることによって、連続的に移動するバイメタルを構成する第１金属板および第２金属板の少なくとも一方の表面に、識別マークを連続的に転写する工程を含む。このように構成すれば、連続的に移動するバイメタルの表面に識別マークを連続的に印字することができるので、バイメタルの生産性を向上させることができる。
【００１６】
この場合、好ましくは、識別マークを転写する工程は、紫外線硬化型インクが充填されたインク容器にインク供給ロールを浸漬するとともに、インク供給ロールをマーキングシートの凸状部の表面に接触させながら回転することによって、マーキングシートの凸状部の表面に紫外線硬化型インクを付着させた後、マーキングシートの凸状部の表面に付着した紫外線硬化型インクを転写ロールに付着させ、かつ、転写ロールを回転させることにより、連続的に移動するバイメタルを構成する第１金属板および第２金属板の少なくとも一方の表面に、紫外線硬化型インクが付着された転写ロールを連続的に接触させることによって、識別マークを転写する工程を含む。このように構成すれば、インク供給ロールにより、容易に、回転するシート設置ロールの表面上に設置されたマーキングシートの凸状部の表面に、紫外線硬化型インクを付着させることができる。また、転写ロールにより、容易に、連続的に移動するバイメタルの表面に、識別マークを転写することができる。
【００１７】
上記凸状部を有するマーキングシートを用いて識別マークを転写する工程において、好ましくは、凸状部を有するマーキングシートは、柔軟性を有する材料からなる。このように構成すれば、凸状部を有するマーキングシートを容易に変形させることができるので、容易に、凸状部を有するマーキングシートをシート設置ロールの表面上に設置することができる。
【００１８】
上記一の局面によるバイメタルの製造方法において、好ましくは、紫外線硬化型インクにより識別マークを印字する工程の後に、バイメタルに対して、応力除去の熱処理を行う工程をさらに備える。このように構成すれば、容易に、バイメタルの残留応力を除去することができる。これにより、バイメタルを電子機器などの部品として使用する場合に、バイメタルの残留応力に起因して、バイメタルの変位量が設計値からずれるのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１および図２は、本発明の一実施形態によるバイメタルの製造方法を説明するための概略図である。まず、図１および図２を参照して、本実施形態によるバイメタルの製造方法に用いる製造装置のうち、冷間圧接工程に用いる圧接圧延装置およびマーキング工程に用いるマーキング装置の構造について説明する。なお、圧接圧延装置は、異なる熱膨張率を有する複数の金属板を接合することにより、バイメタルを形成する装置である。また、マーキング装置は、高膨張側の表面か低膨張側の表面かを判別するための識別マークを、バイメタルの表面に印字する装置である。
【００２１】
冷間圧接工程に用いる圧接圧延装置１０では、図１に示すように、筐体１１の外部に、コイル状に巻き取られた高膨張金属板１および低膨張金属板２をそれぞれ回転可能に支持するための送り出しロール１２ａおよび１２ｂが設置されている。また、筐体１１の外部の送り出しロール１２ａおよび１２ｂと反対側には、接合されたバイメタル３をコイル状に巻き取るための巻き取りロール１３が設置されている。また、筐体１１の外部の巻き取りロール１３側には、接合されたバイメタル３を巻き取りロール１３側に移動させるための中継ロール１４が設置されている。筐体１１の内部には、高膨張金属板１および低膨張金属板２を接合するための押圧ロール１５ａおよび１５ｂが対向するように設置されている。
【００２２】
また、マーキング工程に用いるマーキング装置２０では、図２に示すように、コイル状に巻き取られたバイメタル３を回転可能に支持するための送り出しロール２１と、マーキングされたバイメタル３をコイル状に巻き取るための巻き取りロール２２とが、所定の間隔を隔てて直線状に設置されている。送り出しロール２１と巻き取りロール２２との間の領域の上方には、転写部２０ａと照射部２０ｂとが所定の間隔を隔てて設置されている。また、転写部２０ａは、送り出しロール２１側に設置されているとともに、照射部２０ｂは、巻き取りロール２２側に設置されている。
【００２３】
ここで、本実施形態では、転写部２０ａは、シート設置ロール２３と、インク供給ロール２４と、転写ロール２５と、インク容器２６とを備えている。シート設置ロール２３の表面上には、柔軟性を有するゴムからなるとともに、識別マークの形状に対応した形状の凸状部２７ａを有するマーキングシート２７が設置されている。また、インク容器２６内には、少なくともエポキシ系の紫外線硬化型樹脂と、黄色、白色または銀色などの顔料とが含有されているＵＶインク２８が充填されている。また、紫外線硬化型樹脂には、耐熱性を有するカルシウムやマグネシウムが添加されている。なお、ＵＶインク２８の温度は、室温に保持するのが好ましい。なお、ＵＶインク２８は、本発明の「紫外線硬化型インク」の一例である。
【００２４】
そして、インク供給ロール２４は、マーキングシート２７の凸状部２７ａの表面に、インク容器２６内のＵＶインク２８を付着させる機能を有する。すなわち、インク供給ロール２４は、その表面が、インク容器２６内のＵＶインク２８と、マーキングシート２７の凸状部２７ａの表面とに接触する位置に回転可能に設置されている。また、転写ロール２５は、送り出しロール２１から巻き取りロール２２へ移動する金属板の表面に、識別マークを転写する機能を有する。すなわち、転写ロール２５は、その表面が、マーキングシート２７の凸状部２７ａの表面と、送り出しロール２１から巻き取りロール２２へ移動する金属板の表面とに接触する位置に回転可能に設置されている。また、シート設置ロール２３は、その表面上に設置されたマーキングシート２７の凸状部２７ａの表面が、インク供給ロール２４および転写ロール２５のそれぞれの表面に接触する位置に回転可能に設置されている。
【００２５】
また、照射部２０ｂには、送り出しロール２１から巻き取りロール２２へ移動する金属板の表面と照射面とが対向するように、ＵＶランプ２９が設置されている。このＵＶランプ２９は、金属板の表面に付着したＵＶインク２８を硬化させる機能を有する。
【００２６】
次に、本実施形態によるバイメタルの製造方法としては、まず、図示しないが、高膨張金属および低膨張金属を、それぞれ、従来から知られた方法を用いて、溶解、鍛造、熱間圧延および冷間圧延する。なお、高膨張金属としては、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｆｅ合金およびＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金などを用いる。また、低膨張金属としては、Ｎｉ−Ｆｅ合金およびＣｒ−Ｆｅ合金などを用いる。これにより、高膨張金属および低膨張金属は、それぞれ、所定の厚みを有する板材としての高膨張金属板１および低膨張金属板２（図１参照）に加工される。なお、高膨張金属板１は、本発明の「第１金属板」の一例であり、低膨張金属板２は、本発明の「第２金属板」の一例である。この後、高膨張金属板１および低膨張金属板２の接合面となる表面をバフなどにより研磨するとともに、高膨張金属板１および低膨張金属板２を加工硬化させる。
【００２７】
次に、図１に示した圧接圧延装置１０を用いて、高膨張金属板１と低膨張金属板２とを接合する。具体的には、コイル状に巻き取られた高膨張金属板１および低膨張金属板２を、それぞれ、送り出しロール１２ａおよび１２ｂに取り付ける。そして、コイル状の高膨張金属板１および低膨張金属板２を展開させながら、高膨張金属板１および低膨張金属板２を押圧ロール１５ａと押圧ロール１５ｂとの間を通過させるとともに、押圧ロール１５ａおよび１５ｂを、それぞれ、矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向に回転させる。これにより、高膨張金属板１および低膨張金属板２は、押圧ロール１５ａおよび１５ｂにより圧延および圧接される。その結果、高膨張金属板１と低膨張金属板２とが接合されるので、高膨張金属板１と低膨張金属板２とを含むバイメタル３が形成される。この際、巻き取りロール１３を矢印Ａ方向に回転させることにより、中継ロール１４を介して、バイメタル３をコイル状に巻き取る。
【００２８】
次に、図示しないが、バイメタル３に対して、拡散焼鈍、中間・仕上げ圧延および表面検査を行う。
【００２９】
次に、本実施形態では、図２に示したマーキング装置を用いて、高膨張側の表面か低膨張側の表面かを判別するための社名などの識別マークを、ＵＶインク２８によりバイメタル３の表面に印字する。なお、本実施形態では、バイメタル３の高膨張側の表面に識別マークを印字する。具体的には、まず、コイル状のバイメタル３を、送り出しロール２１に取り付ける。そして、コイル状のバイメタル３を展開させながら、バイメタル３の高膨張側の表面が上になるように、転写部２０ａおよび照射部２０ｂの下方を通過させる。
【００３０】
この際、転写部２０ａにおいて、インク供給ロール２４および転写ロール２５を矢印Ａ方向に回転させるとともに、シート設置ロール２３を矢印Ｂ方向に回転させる。これにより、インク供給ロール２４の表面に付着したＵＶインク２８が、シート設置ロール２３の表面上に設置されたマーキングシート２７の凸状部２７ａの表面に付着する。また、マーキングシート２７の凸状部２７ａの表面に付着したＵＶインク２８が、転写ロール２５の表面に付着する。さらに、転写ロール２５の表面に付着したＵＶインク２８が、バイメタル３の高膨張側の表面に付着することによって、識別マークがバイメタル３の高膨張側の表面に転写される。
【００３１】
また、照射部２０ｂにおいて、バイメタル３の高膨張側の表面に、ＵＶランプ２９により、高圧短波長紫外線を約１秒〜約２０秒（たとえば、約３秒）照射する。この際の高圧短波長紫外線の電気入力密度は、約１６０Ｗ／ｃｍである。これにより、バイメタル３の高膨張側の表面に付着したＵＶインク２８が硬化する。
【００３２】
この際、巻き取りロール２２を矢印Ｂ方向に回転させることにより、バイメタル３をコイル状に巻き取る。このとき、バイメタル３を連続的に巻き取ることにより、バイメタル３を送り出しロール２１から巻き取りロール２２に連続的に移動させる。
【００３３】
次に、図示しないが、バイメタル３を所定の寸法に切断するとともに、バイメタル３の反りなどを矯正する。このようにして、高膨張側の表面に識別マークが印字されたバイメタル３が形成される。
【００３４】
なお、上記の製造方法を用いて形成されたバイメタル３は、残留応力を持っている。このため、バイメタル３を電子機器の部品として使用する際には、バイメタル３の残留応力を除去するために、使用時の最高加熱温度以上の温度で約１時間〜約３時間の熱処理（エージング）を行う。また、他の方法としては、バイメタル３に張力を加えることによって、形状矯正を加える。
【００３５】
本実施形態では、上記のように、バイメタル３の高膨張側の表面に、ＵＶインク２８を用いて識別マークを印字することによって、このＵＶインク２８を用いて識別マークを印字する方法では、ＵＶインク２８の付着工程および紫外線の照射工程の２工程のみで識別マークを形成することができるので、エッチング液付着工程、エッチング液洗浄工程およびバイメタルの乾燥工程の３工程が必要な従来のエッチングにより識別マークを形成する方法に比べて、識別マークの製造プロセスを簡略化することができる。また、黄色、白色または銀色などの顔料が含有されたＵＶインク２８を用いることによって、バイメタル３の高膨張側の表面に印字される識別マークの色を鮮明にすることができる。これにより、応力除去の熱処理（エージング）工程において、バイメタル３の高膨張側の表面が濃青色に変色したとしても、バイメタル３の高膨張側の表面に印字された識別マークが不鮮明になるのを抑制することができる。これらの結果、バイメタル３の製造工程を煩雑化させることなく、応力除去の熱処理（エージング）工程により識別マークが不鮮明になるのを抑制することができる。
【００３６】
また、本実施形態のＵＶインク２８により識別マークを印字する製造方法では、バイメタル３を構成する高膨張金属板１および低膨張金属板２の材質に関わらず、バイメタル３の表面の印字部に均一にＵＶインク２８を付着させることができるので、識別マークの色にムラが生じるのを抑制することができる。また、ＵＶインク２８にセレンなどのＰＲＴＡ対象物質を含有させる必要がないので、環境に負荷を与える可能性を低減することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、耐熱性を有するカルシウムやマグネシウムが添加されたエポキシ系の紫外線硬化型樹脂が含有されたＵＶインク２８を用いることによって、応力除去の熱処理（エージング）工程において、バイメタル３の高膨張側の表面に付着したＵＶインク２８が熱により飛散するのを抑制することができるので、識別マークが不鮮明になるのをより抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、バイメタル３の高膨張側の表面にＵＶインク２８を付着させるとともに、ＵＶインク２８が付着したバイメタル３の高膨張側の表面に紫外線を照射することによって、バイメタル３の高膨張側の表面に付着したＵＶインク２８を、容易に、かつ、非常に短い時間で硬化させることができる。これにより、バイメタル３の高膨張側の表面に、ＵＶインク２８により識別マークを非常に短い時間で印字することができるので、識別マークの形成工程をより簡略化することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、識別マークの形状に対応した形状の凸状部２７ａを有するマーキングシート２７を用いて、バイメタル３の高膨張側の表面にＵＶインク２８を付着させることによって、容易に、バイメタル３の高膨張側の表面に、識別マークの形状に対応するようにＵＶインク２８を付着させることができる。これにより、より容易に、バイメタル３の高膨張側の表面に、ＵＶインク２８により識別マークを印字することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、バイメタル３を送り出しロール２１から巻き取りロール２２に連続的に巻き取ることにより、バイメタル３を連続的に移動させるとともに、マーキングシート２７が設置されたシート設置ロール２３を回転させることにより、連続的に移動するバイメタル３の高膨張側の表面に、識別マークを連続的に転写することによって、バイメタル３の高膨張側の表面に、識別マークを連続的に印字することができるので、バイメタル３の生産性を向上させることができる。
【００４１】
また、本実施形態では、インク供給ロール２４の表面をマーキングシート２７の凸状部２７ａの表面に接触させながらインク供給ロール２４を回転させることにより、マーキングシート２７の凸状部２７ａの表面にＵＶインク２８を付着させた後、マーキングシート２７の凸状部２７ａの表面に付着したＵＶインク２８を転写ロール２５に付着させ、かつ、その転写ロール２５を回転させることにより、連続的に移動するバイメタル３の高膨張側の表面に、ＵＶインク２８が付着された転写ロール２５を連続的に接触させることによって、インク供給ロール２４により、容易に、回転するシート設置ロール２３の表面上に設置されたマーキングシート２７の凸状部２７ａの表面に、ＵＶインク２８を付着させることができる。また、転写ロール２５により、容易に、連続的に移動するバイメタル３の高膨張側の表面に、識別マークを転写することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、柔軟性を有するゴムからなるマーキングシート２７を用いることによって、マーキングシート２７を容易に変形させることができるので、容易に、マーキングシート２７をシート設置ロール２３の表面上に設置することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、バイメタル３を電子機器の部品として使用する際に、バイメタル３の残留応力を除去するために、使用時の最高加熱温度以上の温度で約１時間〜約３時間の熱処理（エージング）を行うことによって、バイメタル３の残留応力に起因して、バイメタル３の変位量が設計値からずれるのを抑制することができる。
【００４４】
次に、上記実施形態の効果のうち、耐熱性を有するカルシウムやマグネシウムが添加されたエポキシ系の紫外線硬化型樹脂が含有されたＵＶインクを用いることによる効果を確認するために行った実験について説明する。
【００４５】
まず、低膨張金属であるＦｅ−Ｎｉ合金からなる金属板の表面に、耐熱性を有するカルシウムやマグネシウムが添加されたエポキシ系の紫外線硬化型樹脂が含有されたＵＶインクを付着させた。その後、ＵＶインクが付着した金属板の表面に、ＵＶランプにより高圧短波長紫外線を照射することによって、ＵＶインクを硬化させた。この際の照射条件は、照射時間：約３秒、電気入力密度：約１６０Ｗ／ｃｍであった。この状態での金属板の表面に付着したＵＶインクの厚みは、約２μｍであった。なお、ＵＶインクの厚みは、接触式表面粗さ計を用いて測定した。
【００４６】
次に、ＵＶインクが付着した金属板に対して、応力除去の熱処理（エージング）を行った。具体的には、大気中において、約４００℃の温度条件下で約１時間の熱処理を行った。この状態での金属板の表面に付着したＵＶインクの厚みは、応力除去の熱処理（エージング）前の厚み（約２μｍ）よりも小さくなることが判明した。これは、応力除去の熱処理（エージング）を行うことにより、金属板の表面に付着したＵＶインクの一部が熱により飛散したためであると考えられる。なお、応力除去の熱処理（エージング）後のＵＶインクの厚みは、小さすぎるため、接触式表面粗さ計で測定するのが困難であった。ただし、応力除去の熱処理（エージング）後のＵＶインクが付着した金属板の表面を目視したところ、ＵＶインクが付着した部分を識別することができた。この結果から、紫外線硬化型インクに含有されるエポキシ系の紫外線硬化型樹脂に、耐熱性を有するカルシウムやマグネシウムを添加することによって、金属板の表面に付着したＵＶインクの少なくとも一部を熱により飛散させることなく残存させることができることが確認できた。
【００４７】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４８】
たとえば、上記実施形態では、１つの高膨張金属板と１つの低膨張金属板とを含む２層構造のバイメタルを形成したが、本発明はこれに限らず、高膨張金属板と低膨張金属板との間に、銅などからなる金属板を挟んだ３層構造のバイメタルを形成してもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、バイメタルの高膨張側の表面に識別マークを印字したが、本発明はこれに限らず、バイメタルの低膨張側の表面に識別マークを印字してもよい。また、バイメタルの高膨張側の表面および低膨張側の表面の両方に識別マークを印字してもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、マーキングシートから転写ロールを介してバイメタルの表面に識別マークを転写したが、本発明はこれに限らず、マーキングシートの凸状部の表面とバイメタルの表面とを接触させることにより、マーキングシートから直接バイメタルの表面に識別マークを転写してもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、バイメタルの残留応力を除去するため、使用時の最高加熱温度以上の温度で約１時間〜約３時間の熱処理（エージング）を行ったが、本発明はこれに限らず、バイメタルに張力を加えることにより形状矯正を行ってもよい。
- 【公開番号】特開２００６−３０８７（Ｐ２００６−３０８７Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【発明の名称】バイメタルの製造方法
【発明者】
【氏名】武部 直人
【氏名】高居 善樹
【氏名】児嶋 尊
- 【出願番号】特願２００４−１７６４６１（Ｐ２００４−１７６４６１）
【出願日】平成１６年６月１５日（２００４．６．１５）
【出願人】
【識別番号】３０４０５１９０８
【氏名又は名称】株式会社ＮＥＯＭＡＸマテリアル
- 【代理人】
【識別番号】１００１０４４３３
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 博一
スポンサード リンク
- ★当サイトのどのページも全てリンクフリーです、自由にお使いください
※以下のタグをホームページ中に張り付けると便利です。
ツイートする