特許 6007883 金属ストリップの処理装置および金属ストリップの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6007883

(24)【登録日】2016年9月23日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】金属ストリップの処理装置および金属ストリップの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B05C 1/08 20060101AFI20161006BHJP

   C21D 8/12 20060101ALI20161006BHJP

   C25F 3/06 20060101ALI20161006BHJP

   C22C 38/00 20060101ALN20161006BHJP

   C22C 38/02 20060101ALN20161006BHJP

【ＦＩ】

   B05C1/08

   C21D8/12 D

   C25F3/06

   !C22C38/00 303U

   !C22C38/02

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-219108(P2013-219108)

(22)【出願日】2013年10月22日

(65)【公開番号】特開2014-100701(P2014-100701A)

(43)【公開日】2014年6月5日

【審査請求日】2015年2月23日

(31)【優先権主張番号】特願2012-233195(P2012-233195)

(32)【優先日】2012年10月22日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】植野 雅康

(72)【発明者】

【氏名】小林 弘和

【審査官】 安積 高靖

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−０８８１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１７１４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３２６６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０６０７００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０５Ｃ １／００− ３／２０

Ｃ２１Ｄ ８／１２

Ｃ２５Ｆ ３／０６

Ｃ２２Ｃ ３８／００

Ｃ２２Ｃ ３８／０２

Ｂ０５Ｃ ７／００−２１／００

Ｂ０５Ｄ １／００− ７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

搬送される金属ストリップの表面にレジストを塗布する印刷手段を備えた金属ストリップの処理装置において、
前記印刷手段が、
前記金属ストリップの表面にレジストを塗布してレジストパターンを形成する第１のロールと、
前記第１のロールのロール面に相対して設けられ、前記第１のロールと前記金属ストリップを挟持しつつ前記金属ストリップを押圧する第２のロールと、
前記第２のロールによる前記金属ストリップへの押圧力を、前記金属ストリップの板幅方向に沿った位置ごとに独立して制御可能に構成された押圧力制御手段と、
を有することを特徴とする金属ストリップの処理装置。

【請求項2】

前記押圧力制御手段が、前記第２のロールに相対しつつ前記金属ストリップの搬送方向に直角な方向で前記第２のロールの長手方向に沿って並べて設けられた複数の第３のロールと、前記複数の第３のロールのそれぞれに連結しつつ前記第２のロールに対する前記複数の第３のロールの押し込み量をそれぞれ制御可能に構成された複数のシリンダーとを有することを特徴とする請求項１に記載の金属ストリップの処理装置。

【請求項3】

前記第２のロールが、円筒状のスリーブと軸芯となるアーバとを有しているとともに、前記スリーブと前記アーバとの間に前記スリーブの径を拡縮可能に構成された流体圧を用いた機構または機械的な機構が設けられ、前記押圧力制御手段によって前記金属ストリップの板幅方向に沿った位置ごとに独立して前記スリーブの径を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属ストリップの処理装置。

【請求項4】

コイル状に巻かれた前記金属ストリップを払い出す巻出手段と、コイル単位で払い出される前記金属ストリップの先行材の尾端と後行材の先端とを溶接する溶接手段と、前記金属ストリップを洗浄する洗浄手段と、レジストを塗布する前記印刷手段と、前記金属ストリップの表面に対してエッチングを行うエッチング手段と、前記金属ストリップの表面に印刷されたレジストを剥離する剥離手段と、前記金属ストリップをコイル単位で切断する切断手段と、前記金属ストリップをコイル状に巻き取る巻取手段とが、順次配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属ストリップの処理装置。

【請求項5】

前記金属ストリップが最終製品の板厚に圧延された方向性電磁鋼板用冷延板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属ストリップの処理装置。

【請求項6】

金属ストリップの表面にレジストを塗布してレジストパターンを形成する第１のロールと、前記第１のロールのロール面に相対して設けられ、前記第１のロールと前記金属ストリップを挟持しつつ前記金属ストリップを押圧する第２のロールと、前記第２のロールによる前記金属ストリップへの押圧力を、前記金属ストリップの板幅方向に沿った位置ごとに独立して制御可能に構成された押圧力制御手段と、を有する印刷手段を用いて、前記金属ストリップの表面にレジストを塗布するレジスト塗布ステップと、
前記金属ストリップの表面を前記レジストをマスクとしてエッチングすることにより、前記金属ストリップの表面に溝を形成する溝形成ステップと、
前記溝形成ステップ後に、前記金属ストリップに形成された溝の溝幅を前記金属ストリップの板幅方向に沿って複数の位置で計測する溝幅計測ステップと、
前記計測された複数の溝幅の計測値に基づいて、前記押圧力制御手段により、前記金属ストリップの板幅方向に沿った前記複数の溝における溝幅が互いに均一になるように、前記第２のロールの前記金属ストリップへの押圧力を前記金属ストリップの板幅方向に沿った位置ごとで制御する押圧力制御ステップと、
を含むことを特徴とする金属ストリップの製造方法。

【請求項7】

前記金属ストリップが最終製品の板厚に圧延された方向性電磁鋼板用冷延板であることを特徴とする請求項６に記載の金属ストリップの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変圧器などの電気機器における鉄心などの用途に用いられる方向性電磁鋼板などの金属ストリップの処理装置、およびこれを用いた金属ストリップの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、方向性電磁鋼板の鉄損を低減するための方法として、磁区細分化処理が用いられている。特許文献１には、インヒビターを含む珪素鋼素材に熱間圧延を施し、次に、１回又は中間焼鈍を挟んで２回の冷間圧延を施した後、最終仕上げ焼鈍を施すまでの間に局所的なエッチング処理を行って溝を形成する、方向性電磁鋼板の磁区細分化処理方法が記載されている。このようなエッチング処理方法としては化学的エッチングおよび電解エッチングが知られており、電流による溝深さのコントロールが容易である点からは電解エッチングが有利である。

【0003】

特許文献２には、最終冷間圧延後、鋼板表面にエッチングレジストを塗布し焼き付けて、連続又は非連続の線状の非塗布部領域を残存させ、電解エッチングを施して鋼板表面に線状溝を形成する方法が記載されている。この電解エッチングにおいては、あらかじめ鋼板表面にエッチングレジスト材（エッチングマスク）としてインキなどの絶縁材を塗布し焼付けて電解エッチングを行った後に、絶縁材（レジスト材）を除去する工程が一般的であり、工業的にも実施されている。

【0004】

この方法において良好な磁気特性を得るためには、溝深さや溝幅などの溝の断面形状（溝形状）を適切に制御することが重要である。溝の断面形状における溝深さが小さく、溝が浅いと、磁区細分化の効果が不足してしまう。逆に、溝深さが大きく溝が深くなり過ぎると、磁束の流れが妨げられ、Ｂ_８で表される磁束密度が低下してしまう。そのため、この溝形状を適切に制御する方法が種々提案されている（特許文献３，４）。

【0005】

特許文献３には、電解エッチング槽内の電極を板幅方向に多分割して、エッチング槽の出側で板幅方向の溝深さを測定し、その測定値に基づいて板幅方向における溝深さを均一化するように、分割した各電極に通電する電流値を制御して溝深さを均一化する、方向性電磁鋼板の製造方法が記載されている。

【0006】

また、特許文献４には、電解エッチング時の鋼帯の電気抵抗、電解液の電気抵抗などの変化によるエッチング溝深さのばらつきを低減するために、鋼帯の電気抵抗や電解液の電気抵抗に応じて設定電圧を補正して電解エッチングを行う、方向性電磁鋼板の製造方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開昭６３−４２３３２号公報

【特許文献2】特開平４−８８１２１号公報

【特許文献3】特開平７−３３１３３２号公報

【特許文献4】特開平９−３１６６９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上述した特許文献３，４に記載された方法では、電解エッチングの過程によって生じるばらつきを低減するには、不十分である。その理由は、溝形状の不良は、電解エッチング過程のみで発生するのではなく、レジスト塗布過程における塗布状態も大きく影響するためである。

【0009】

図５は、冷延板１に対してエッチングレジストを塗布するグラビアオフセット印刷機を示す。図５に示すように、グラビアオフセット印刷機におけるレジストの塗布部分は、バックアップロール２、グラビアロール３、オフセットロール４、およびドクターナイフ５，６を備える。

【0010】

グラビアロール３は、一定量のレジスト液を特定パターンでピックアップして、オフセットロール４の表面に転写する。オフセットロール４とバックアップロール２とは、冷延板１を挟持して一定のニップ圧で押圧することによって、オフセットロール４の表面に転写されたレジスト液を冷延板１の表面に転写する。この時、冷延板１の表面におけるレジスト液の濡れ広がりはニップ圧によって変化し、ニップ圧が高い部分では、圧延方向に沿ったより広い領域にまでレジスト液が広がる。そのため、ニップ圧が高い部分では、溝形成のためのレジストパターン自体の溝が狭くなるため、冷延板１の表面に形成される線状溝の溝幅が小さくなりやすい。特に、冷間圧延後の冷延板１は、圧延中の圧延機やロールの弾性変形に起因して、圧延方向に直交する板幅方向に沿って不均一な板厚分布が生じている。通常、冷延板１は、エッジ部（板幅方向の両側端部）が薄くなり板厚が小さくなるので、このエッジ部の近傍においては板幅方向に沿った中央に比してニップ圧が小さくなる。そのため、レジストパターンにおける板幅方向に沿った溝幅が変化して不均一になる。

【0011】

そこで、本発明者は、実際にグラビアオフセット印刷によるレジスト塗布を行った後、電解エッチングで線状溝を形成した方向性電磁鋼板の板幅方向に沿った溝形状（溝幅、溝深さ）を測定した。図６Ａおよび図６Ｂはそれぞれ、溝形状における溝幅（μｍ）および溝深さ（μｍ）の、冷延板１の板幅方向に沿った中央（板幅中央）からの距離依存性を示すグラフである。ここで、この冷延板１の板幅は１１６０ｍｍである。また、図６Ａおよび図６Ｂのグラフは、線状溝ごとに、冷延板１の板幅方向に沿った中央の位置と板幅方向に沿った中央からエッジ部に向かってそれぞれ２７５ｍｍおよび５５０ｍｍ離れた位置との、合計５箇所で溝幅および溝深さを計測し、それぞれ計測した３０個の線状溝の溝幅および溝深さの平均値を算出した結果である。

【0012】

図６Ａから、冷延板１の板幅中央ほど線状溝の溝幅が小さく、エッジ部に近いほど溝幅が大きくなり、線状溝がエッジ部に向かって広がっていることが分かる。一方、図６Ｂから、冷延板１の板幅中央ほど線状溝の溝深さが大きく、エッジ部に近いほど溝深さが小さくなり、線状溝がエッジ部に向かって浅くなっていることが分かる。本発明者の知見によれば、線状溝の溝幅が冷延板１のエッジ部に向かって大きくなるのは、次のような理由による。すなわち、冷延板１は、エッジ部の近傍において板厚が小さくなることから、オフセットロール４とバックアップロール２との間のニップ圧が板幅中央に比して相対的に小さくなる。これにより、エッジ部の近傍におけるレジスト液の濡れ広がりが板幅中央に比して相対的に小さくなるためである。

【0013】

さらに、冷延板１の表面に溝幅が異なるレジストパターンが形成された場合、同じ電流値で電解エッチングを行うと、レジストパターンの溝幅が小さいほど形成される線状溝は溝深さが大きく深くなり、レジストパターンの溝幅が大きいほど形成される線状溝は溝深さが小さく浅くなる。その結果、冷延板１の表面に形成される線状溝の溝深さは、板幅方向に沿って不均一になって溝深さのばらつきが生じる。

【0014】

このような問題を解決するために特許文献３に記載されている技術を採用すると、次のように対処することになる。まず、電解エッチング槽内の電極を幅方向に多分割して、エッチング槽の出側において板幅方向の溝深さを測定する。そして、それらの測定値に基づいて板幅方向における溝深さが均一化するように、多分割したそれぞれの電極に通電する電流値を制御する。これにより、線状溝を、溝深さが幅方向に沿って均一になるように形成できる。しかしながら、この特許文献３に記載された技術では、レジストを塗布した時点でレジストパターンにおける溝幅が大きい領域では、エッチングによって電解される地鉄の体積が大きくなるため、磁束密度Ｂ_８の劣化が問題になる。

【0015】

また、特許文献４に記載されている技術では、上述の問題を解決しようとしても、レジストを塗布した時点の溝幅のばらつきに起因した溝形状の変動を抑制することは、原理的に極めて困難である。

【0016】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、方向性電磁鋼板などの金属ストリップに対して電解エッチングを行う場合に、金属ストリップの長手方向および板幅方向において安定した形状の線状溝を形成でき、ばらつきが小さく安定した品質を有する金属ストリップを、工業的に安定して製造可能な金属ストリップの処理装置および金属ストリップの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る金属ストリップの処理装置は、搬送される金属ストリップの表面にレジストを塗布する印刷手段を備えた金属ストリップの処理装置において、印刷手段が、金属ストリップの表面にレジストを塗布する第１のロールと、第１のロールのロール面に相対して設けられ、第１のロールと金属ストリップを挟持しつつ金属ストリップを押圧する第２のロールと、第２のロールによる金属ストリップへの押圧力を、金属ストリップの板幅方向に沿った位置ごとに独立して制御可能に構成された押圧力制御手段と、を有することを特徴とする。

【0018】

本発明に係る金属ストリップの処理装置は、上記の発明において、押圧力制御手段が、第２のロールに相対しつつ金属ストリップの搬送方向に直角な方向で第２のロールの長手方向に沿って並べて設けられた複数の第３のロールと、複数の第３のロールのそれぞれに連結しつつ第２のロールに対する複数の第３のロールの押し込み量をそれぞれ制御可能に構成された複数のシリンダーとを有することを特徴とする。

【0019】

本発明に係る金属ストリップの処理装置は、上記の発明において、第２のロールが、円筒状のスリーブと軸芯となるアーバとを有しているとともに、スリーブとアーバとの間にスリーブの径を拡縮可能に構成された流体圧を用いた機構または機械的な機構が設けられ、押圧力制御手段によって金属ストリップの板幅方向に沿った位置ごとに独立してスリーブの径を変更可能に構成されていることを特徴とする。

【0020】

本発明に係る金属ストリップの処理装置は、上記の発明において、コイル状に巻かれた金属ストリップを払い出す巻出手段と、コイル単位で払い出される金属ストリップの先行材の尾端と後行材の先端とを溶接する溶接手段と、金属ストリップを洗浄する洗浄手段と、レジストを塗布する印刷手段と、金属ストリップの表面に対してエッチングを行うエッチング手段と、金属ストリップの表面に印刷されたレジストを剥離する剥離手段と、金属ストリップをコイル単位で切断する切断手段と、金属ストリップをコイル状に巻き取る巻取手段とが、順次配置されていることを特徴とする。

【0021】

本発明に係る金属ストリップの処理装置は、上記の発明において、金属ストリップが最終製品の板厚に圧延された方向性電磁鋼板用冷延板であることを特徴とする。

【0022】

本発明に係る金属ストリップの製造方法は、金属ストリップの板幅方向に沿った板厚分布を計測する板厚計測ステップと、金属ストリップの表面にレジストを塗布する第１のロールと、第１のロールのロール面に相対して設けられ、第１のロールと金属ストリップを挟持しつつ金属ストリップを押圧する第２のロールと、第２のロールによる金属ストリップへの押圧力を、金属ストリップの板幅方向に沿った位置ごとに独立して制御可能に構成された押圧力制御手段と、を有する印刷手段に対して、板厚計測ステップにおいて計測された板厚分布の計測値に基づいて、金属ストリップの板幅方向に沿ったレジストの溝パターンの溝幅が互いに均一になるように、押圧力制御手段により、第２のロールの金属ストリップへの押圧力を金属ストリップの板幅方向に沿った位置ごとに制御する押圧力制御ステップと、印刷手段により、金属ストリップの表面に所定の溝幅の溝パターンを有するレジストを塗布するレジスト塗布ステップと、を含むことを特徴とする。

【0023】

本発明に係る金属ストリップの製造方法は、金属ストリップの表面にレジストを塗布する第１のロールと、第１のロールのロール面に相対して設けられ、第１のロールと金属ストリップを挟持しつつ金属ストリップを押圧する第２のロールと、第２のロールによる金属ストリップへの押圧力を、金属ストリップの板幅方向に沿った位置ごとに独立して制御可能に構成された押圧力制御手段と、を有する印刷手段を用いて、金属ストリップの表面にレジストを塗布するレジスト塗布ステップと、金属ストリップの表面をレジストをマスクとしてエッチングすることにより、金属ストリップの表面に溝を形成する溝形成ステップと、溝形成ステップ後に、金属ストリップに形成された溝の溝幅を金属ストリップの板幅方向に沿って複数の位置で計測する溝幅計測ステップと、計測された複数の溝幅の計測値に基づいて、押圧力制御手段により、金属ストリップの板幅方向に沿った複数の溝における溝幅が互いに均一になるように、第２のロールの金属ストリップへの押圧力を金属ストリップの板幅方向に沿った位置ごとで制御する押圧力制御ステップと、を含むことを特徴とする。

【0024】

本発明に係る金属ストリップの製造方法は、上記の発明において、金属ストリップが最終製品の板厚に圧延された方向性電磁鋼板用冷延板であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0025】

本発明に係る金属ストリップの処理装置および金属ストリップの製造方法によれば、電解エッチング工程において、金属ストリップの長手方向および板幅方向において安定した形状の線状溝を形成でき、ばらつきが小さく安定した品質を有する方向性電磁鋼板などの金属ストリップを、工業的に安定して製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、一実施形態による方向性電磁鋼板の処理装置を示す構成図である。

【図2A】図２Ａは、一実施形態による印刷設備を示す模式図である。

【図2B】図２Ｂは、一実施形態による印刷設備を示す模式図である。

【図2C】図２Ｃは、一実施形態の変形例による印刷設備を示す模式図である。

【図2D】図２Ｄは、一実施形態の変形例による印刷設備を示す模式図である。

【図3】図３は、一実施形態によるバックアップロールのニップ圧制御をフィードフォワード制御で行う方法を説明するためのフローチャートである。

【図4】図４は、一実施形態によるバックアップロールのニップ圧制御をフィードバック制御で行う方法を説明するためのフローチャートである。

【図5】図５は、従来技術のグラビアオフセット印刷機を示す模式図である。

【図6A】図６Ａは、従来技術における冷延板の板幅方向に沿った溝形状の溝幅を示すグラフである。

【図6B】図６Ｂは、従来技術における冷延板の板幅方向に沿った溝形状の溝深さを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する一実施形態によって限定されるものではない。

【0028】

（エッチング処理装置）
まず、本発明の一実施形態による金属ストリップの処理装置である方向性電磁鋼板に対するエッチング処理について説明する。図１は、本発明の一実施形態によるエッチング処理装置の模式図を示す。

【0029】

図１に示すように、この一実施形態によるエッチング処理装置は、入側の方向性電磁鋼板コイル８が設置される巻出手段としてのペイオフリール７、シャー１０、溶接手段としての溶接機１１、入側ルーパー設備１２、洗浄手段としての電解脱脂設備１３、印刷手段としての印刷設備１４、乾燥焼付け手段としての熱風乾燥炉１５、エッチング手段としての電解エッチング設備１６、剥離手段としてのレジスト剥離設備１７、金属ストリップ９表面の溝形状を測定する溝形状計測センサー１８、出側ルーパー設備１９、切断手段としての切断機２０、および出側の方向性電磁鋼板コイル２２が設置される巻取手段としてのコイラー２１が順次設けられている。なお、電解脱脂設備１３からレジスト剥離設備１７までを中央設備２３と称する。

【0030】

（エッチング方法）
次に、このエッチング処理装置における金属ストリップ９に対する処理方法としてのエッチング方法について説明する。なお、鋼板などの金属ストリップ９は、例えば最終製品板厚まで冷間圧延が施された方向性電磁鋼板用冷延板などである。

【0031】

図１に示すように、まず、方向性電磁鋼板コイル８に巻かれた状態の方向性電磁鋼板の金属ストリップ９はペイオフリール７から払い出される。金属ストリップ９は、シャー１０において先行材とともに接合端部が切り揃えられ、後行材の先端と先行材の末端とが溶接機１１によって接合される。このとき、入側の金属ストリップ９の搬送が停止する一方で、入側ルーパー設備１２に蓄えられている金属ストリップ９が払い出される。これによって、中央設備２３において金属ストリップ９の速度が一定に維持されつつ運転が継続されるので、ラインの速度変化に起因する印刷不良の発生は抑制される。

【0032】

金属ストリップ９は、前の工程で付着した圧延油などが電解脱脂設備１３によって洗浄されて除去された後、印刷設備１４に供給される。印刷設備１４においては、金属ストリップ９の表面に溶剤または水を含有するインキによってレジストを塗布し印刷する。この際、金属ストリップ９の表面は電解脱脂設備１３において洗浄されているので、油脂などの残留物質に起因した印刷不良の発生は抑制される。なお、この印刷設備１４の詳細については後述する。

【0033】

続いて、印刷設備１４に対して、金属ストリップ９の搬送方向に沿った下流側に配置された熱風乾燥炉１５において、金属ストリップ９の表面のレジストが連続的に固化される。これにより、固化不全のレジストによって懸念される、金属ストリップ９と各種搬送用ロールとの擦過などに起因するレジストの剥離が抑制される。

【0034】

次に、金属ストリップ９は、表面に形成されたレジストパターンをマスクとして電解エッチング設備１６においてエッチングされる。これにより、金属ストリップ９の表面に線状溝が形成される。なお、電解エッチング設備１６においては、電解エッチング槽（図示せず）内に設けた電極に通電しつつ、その内部に金属ストリップ９を通過させて電解エッチング処理を行う。これによって、金属ストリップ９の表面に、例えば方向性電磁鋼板における磁区細分化処理のための、線状溝が形成される。なお、このようにして形成される線状溝は、例えば、金属ストリップ９の搬送方向（圧延方向）と直交する板幅方向に対して±３０°以内の方向に延伸した形状になる。

【0035】

続いて、金属ストリップ９はレジスト剥離設備１７に搬送される。レジスト剥離設備１７においては、下流工程に悪影響を及ぼすエッチング後の不要レジストが除去され、金属ストリップ９が洗浄される。レジスト剥離設備１７の出側にはエッチングによって形成された線状溝における溝幅および溝深さを計測する溝形状計測センサー１８が設置されている。溝形状計測センサー１８は、板幅方向に沿った複数の位置での溝幅および溝深さを測定可能に構成されている。この溝形状計測センサー１８は、例えば搬送方向に対して直角方向の板幅方向に沿ってレーザー距離計を複数台設置して構成され、金属ストリップ９の溝形状を非接触で測定する。

【0036】

その後、金属ストリップ９は、溝形状計測センサー１８の下流側の出側ルーパー設備１９を経由した後、コイラー２１に巻き取られる。また、溝形状計測センサー１８の出側においては、コイラー２１に巻き取られた金属ストリップ９の長さが所定の長さになり、方向性電磁鋼板コイル２２が所望の大きさになった時点で、金属ストリップ９の搬送が停止される。そして、切断機２０によって金属ストリップ９が切断されて、コイル切り離しが行われる。このとき、金属ストリップ９の搬送が停止する一方で、出側ルーパー設備１９が金属ストリップ９を蓄える。これによって、中央設備２３において金属ストリップ９の速度が一定に維持されつつ運転が継続され、一定速度で金属ストリップ９を搬送し続けることが可能となる。切断後、方向性電磁鋼板コイル２２はコイラー２１から抜き出される。その後、金属ストリップ９に対して脱炭焼鈍した後、最終仕上げ焼鈍を施すことによって、方向性電磁鋼板などが製造される。

【0037】

（印刷設備）
次に、本発明の一実施形態による印刷設備１４の構造について説明する。図２Ａおよび図２Ｂはそれぞれ、印刷設備１４の塗布部における側面図および正面図である。

【0038】

図２Ａに示すように、この一実施形態による、例えばグラビアオフセット印刷機などの印刷設備１４の塗布部分は、バックアップロール２、グラビアロール３、オフセットロール４、ドクターナイフ５，６、押さえロール２４、流体圧シリンダー２５、および制御部２６を有する。グラビアロール３は、レジスト液を特定のパターンで一定量ピックアップする。第１のロールとしてのオフセットロール４は、グラビアロール３によってピックアップされたレジスト液がその表面に転写される。オフセットロール４は、第２のロールとしてのバックアップロール２との間で金属ストリップ９を所定の押圧力、すなわちニップ圧で挟み込み、表面に転写されたレジスト液を金属ストリップ９の表面に転写する。

【0039】

また、図２Ｂに示すように、第３のロールとしての押さえロール２４は、バックアップロール２の幅方向に沿って分割した複数の押さえロール２４−１，２４−２，２４−３，…，２４−ｎを備える。この一実施形態による印刷設備１４において、押さえロール２４は、バックアップロール２に相対した位置に設けられる。また、流体圧シリンダー２５は、制御部２６によって互いに独立制御可能な複数の流体圧シリンダー２５−１，２５−２，２５−３，…，２５−ｎからなる。各流体圧シリンダー２５−１〜２５−ｎは、幅方向に沿って複数並べられた各押さえロール２４−１〜２４−ｎにそれぞれ対応した位置で、押さえロール２４を押し込み可能に連結されている。この押さえロール２４の押し込み量を、押圧力制御手段としての流体圧シリンダー２５および制御部２６によって制御する。これにより、金属ストリップ９に対する押圧力であるオフセットロール４とバックアップロール２とのニップ圧が、金属ストリップ９の板幅方向であってバックアップロール２の長手方向に沿った位置ごとに制御される。

【0040】

具体的には、制御部２６が、各流体圧シリンダー２５−１〜２５−ｎごとに押さえロール２４−１〜２４−ｎに対する押し込み量を制御し、各押さえロール２４−１〜２４−ｎをそれぞれ独立にバックアップロール２に押し込み、そのたわみを制御する。これにより、バックアップロール２とオフセットロール４との間のニップ圧を幅方向に沿って位置ごとに独立して調整して制御できる。このように、バックアップロール２とオフセットロール４とによる金属ストリップ９へのニップ圧を、板幅方向に沿った位置ごとに独立して制御できる。そのため、金属ストリップ９表面における圧延方向へのレジスト液の濡れ広がりを板厚方向に沿って制御できるので、線状溝を形成するためのレジストパターンの溝幅を調整することが可能になる。

【0041】

（印刷設備の変形例）
次に、本発明の一実施形態による印刷設備１４の変形例による構造について説明する。図２Ｃおよび図２Ｄはそれぞれ、印刷設備１４の塗布部における側面図および正面図である。

【0042】

図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、印刷設備１４の変形例においては、第２のロールとしてのバックアップロール２は、円筒状を有するスリーブ２７とバックアップロール２の軸芯となるアーバ２８とから構成される。これらのスリーブ２７とアーバ２８との間には、スリーブ２７の径を拡大および縮小（以下、拡縮）可能に構成されたアクチュエータ３０が設けられている。この変形例による印刷設備１４においてアクチュエータ３０は、制御部２６によって互いに独立して制御可能な複数の流体圧シリンダー（図示しない）から構成されている。

【0043】

それぞれの流体圧シリンダーは、配管３１を介して流体圧ポンプ３２に接続されている。なお、ロータリージョイント２９は、バックアップロール２の回転する位置において、内外の配管３１を接続するジョイントである。そして、押圧力制御手段としてのアクチュエータ３０および制御部２６が、流体圧ポンプ３２からそれぞれの流体圧シリンダーに供給される流体の吐出量を制御することによって、スリーブ２７の径の拡縮を行う。このスリーブ２７の拡縮によって、バックアップロール２による金属ストリップ９に作用させる押圧力が変更される。これにより、金属ストリップ９に対する押圧力であるオフセットロール４とバックアップロール２との間のニップ圧が、金属ストリップ９の板幅方向であってバックアップロール２の長手方向に沿った位置ごとに制御される。

【0044】

具体的には、制御部２６が、流体圧ポンプ３２を介して、アクチュエータ３０のそれぞれの流体圧シリンダーごとにその対応する位置におけるスリーブ２７の径の拡縮を制御する。これにより、バックアップロール２とオフセットロール４との間のニップ圧が、幅方向に沿って位置ごとに独立して調整して制御される。このように、制御部２６によって、バックアップロール２とオフセットロール４とによる金属ストリップ９へのニップ圧を、板幅方向に沿った位置ごとに独立して制御できる。そのため、金属ストリップ９表面における圧延方向へのレジスト液の濡れ広がりを板厚方向に沿って制御できるので、線状溝を形成するためのレジストパターンの溝幅を調整することが可能になる。

【0045】

印刷設備１４が上述した機構を有することによって、板幅方向に沿って板厚偏差を有する板厚分布の金属ストリップ９の表面に対して、レジストを均一に塗布することが可能となる。これにより、線状溝を形成するためのレジストパターンにおける溝幅を、金属ストリップ９の板幅方向に沿って均一化することができる。

【0046】

（押さえロールの押し込み量のＦＦ制御）
次に、バックアップロール２のニップ圧の制御方法について具体的に説明する。図３は、この一実施形態によるニップ圧の制御をフィードフォワード制御（ＦＦ制御）によって行う制御方法を示すフローチャートである。なお、以下の説明においては、図２Ａおよび図２Ｂに示す、この一実施形態による印刷設備１４における制御部２６が、流体圧シリンダー２５の圧力および押さえロール２４の押し込み量の制御を行うことによって、バックアップロール２のニップ圧を制御する方法について説明する。

【0047】

図３に示すように、この一実施形態によるバックアップロール２のニップ圧の制御においては、まず、板厚分布計測手段（図示せず）などを用いて、金属ストリップ９の幅方向に沿った板厚分布を測定する（ステップＳＴ１）。次に、例えば制御部２６や外部のプロセスコンピュータ（図示せず）が、測定された板厚分布に応じて変化するオフセットロール４とバックアップロール２との間のニップ圧を、弾性解析に基づいて算出する（ステップＳＴ２）。なお、必要に応じて、これらの板厚分布およびニップ圧の弾性解析の結果については、制御部２６や外部のプロセスコンピュータにおける記憶領域に、データテーブルとしてデータ抽出可能に格納しておくことが望ましい。

【0048】

そして、制御部２６は、オフセットロール４とバックアップロール２との間のニップ圧の不均一性を補償するように、各流体圧シリンダー２５−１〜２５−ｎの圧力をそれぞれ独立に調整して、各押さえロール２４−１〜２４−ｎの押し込み量をそれぞれ独立に制御する（ステップＳＴ３）。その後、ニップ圧の不均一性を補償するように押さえロール２４の押し込み量を調整した状態で、上述したように、金属ストリップ９の表面にレジストを塗布する（ステップＳＴ４）。そして、このレジストを固定した後、電解エッチング設備１６においてレジストパターンをマスクとしてエッチングすることにより、金属ストリップ９の表面に線状溝を形成する（ステップＳＴ５）。以上の一連の動作（ステップＳＴ１〜ＳＴ５）を繰り返し実行することにより、金属ストリップ９の表面に複数の線状溝を連続して形成する。

【0049】

以上のフィードフォワード制御によるニップ圧の制御によれば、金属ストリップ９の板幅方向に沿った板厚分布に応じて、制御部２６が流体圧シリンダー２５の圧力を制御することで、押さえロール２４の押し込み量を制御できるので、金属ストリップ９の板幅方向に沿って、所望の領域において線状溝の溝幅を均一化することができる。また、必要に応じて、金属ストリップ９の表面に、搬送方向（圧延方向）に沿って所望の溝幅の線状溝を形成することもできる。

【0050】

（押さえロールの押し込み量のＦＢ制御）
次に、この印刷設備１４における制御部２６によるバックアップロール２のニップ圧の制御を、フィードバック制御（ＦＢ制御）により行う制御方法について具体的に説明する。図４は、この一実施形態によるニップ圧の制御をＦＢ制御によって行う制御方法を示すフローチャートである。

【0051】

すなわち、図４に示すように、まず、上述したように、金属ストリップ９の表面にレジストを塗布する（ステップＳＴ１１）。このレジストを固定した後、電解エッチング設備１６においてレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことにより、金属ストリップ９の表面に線状溝を形成する（ステップＳＴ１２）。

【0052】

次に、溝形状計測センサー１８によって、板幅方向に沿った複数の位置で金属ストリップ９の表面の線状溝の溝幅を計測する（ステップＳＴ１３）。これらの複数の溝幅の計測値は、制御部２６や外部のプロセスコンピュータ（図１中、図示せず）に供給される。そして、それらの線状溝の溝幅の計測値に基づいて、制御部２６が、幅方向に沿って溝幅が均一になるように、各流体圧シリンダー２５−１〜２５−ｎの圧力をそれぞれ独立に調整して、各押さえロール２４−１〜２４−ｎの押し込み量をそれぞれ独立に制御する（ステップＳＴ１４）。これによって、バックアップロール２のニップ圧を、その長手方向に沿った位置ごとに制御する。

【0053】

その後、ステップＳＴ１１に復帰して、ニップ圧を補償するように押さえロール２４の押し込み量が調整された状態で、金属ストリップ９の表面にレジストを塗布する（ステップＳＴ１１）。このレジストを固定した後にレジストパターンをマスクとしてエッチングを行って金属ストリップ９の表面に線状溝を形成する（ステップＳＴ１２）。以上の一連の動作（ステップＳＴ１１〜ＳＴ１４）を繰り返し実行することにより、金属ストリップ９の表面に複数の線状溝を連続して形成する。

【0054】

以上のフィードバック制御によるニップ圧制御によれば、実際にエッチングされた金属ストリップ９の表面の線状溝の形状に応じて、制御部２６が流体圧シリンダー２５の圧力を制御することで、押さえロール２４の押し込み量を制御できるので、金属ストリップ９の板幅方向に沿って、所望の領域において線状溝の溝幅を均一化することができる。また、必要に応じて、金属ストリップ９の表面に、搬送方向（圧延方向）に沿って所望の溝幅の線状溝を形成することもできる。

【0055】

（実施例および比較例）
次に、上述の一実施形態に基づいた実施例および従来技術に基づいた比較例によって形成された線状溝を有する方向性電磁鋼板について説明する。この実施例および比較例においては、インヒビターとして窒化アルミニウム（ＡｌＮ）およびセレン化マンガン（ＭｎＳｅ）を含み、珪素（Ｓｉ）を３．２％含む珪素鋼に対してエッチングを行う。すなわち、まず、熱間圧延板から中間焼鈍を挟んだ２回の冷間圧延によって、この珪素鋼を板厚が０．２２ｍｍになるまで圧延する。そして、図１に示すエッチング処理装置において、珪素鋼の表面に、エッチングレジストを塗布した後に電解エッチングを行って、線状溝を形成する。

【0056】

また、エッチングレジストインキとしてはエポキシ系樹脂を主成分とするインキを用いた。さらに、電解エッチング設備１６においては、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）電解浴中で電流密度を１０Ａ／ｄｍ^２とし、３０秒間の電解エッチングを行う。以上のエッチング処理により珪素鋼の表面に形成される線状溝は、圧延方向に対して８０°（板幅方向に対して１０°）の傾きで、圧延方向に沿った溝の間隔を３ｍｍとし、溝幅および溝深さの目標値をそれぞれ０．１ｍｍおよび２０μｍとした。

【0057】

そして、実施例１においては、珪素鋼の表面に、レジスト塗布時のニップ圧制御としてＦＦ制御を採用してレジストパターンを形成した後、電解エッチングによって線状溝を形成した。すなわち、前工程における圧延機の出側に設置した幅方向走査型のＸ線板厚計（いずれも図示せず）によって、珪素鋼の板厚分布を測定し、この板厚分布に基づいて印刷設備１４の各押さえロール２４−１〜２４−ｎの押し込み量を制御しつつレジストを印刷した後、電解エッチングを行った。

【0058】

また、実施例２においては、珪素鋼の表面に、レジスト塗布時のニップ圧制御としてＦＢ制御を採用してレジストパターンを形成した後、電解エッチングによって線状溝を形成した。すなわち、レジスト剥離設備１７の後方に配置された溝形状計測センサー１８による線状溝の溝幅の計測結果に基づいて、板幅方向の溝幅が均一となるように印刷設備１４の各押さえロール２４−１〜２４−ｎの押し込み量を制御しつつレジストを印刷した後、電解エッチングを行った。

【0059】

また、以上の実施例１，２の効果を検証するための比較例として、珪素鋼の表面に、印刷設備１４における押さえロール２４の押し込み量をバックアップロール２の長手方向の全ての位置で同一にしてレジストパターンを形成後、エッチングによって線状溝を形成した。

【0060】

そして、実施例１，２および比較例において、エッチング処理後の珪素鋼に対しては、アルカリ液中に浸漬することによりレジストパターンを除去して、脱炭焼鈍および最終仕上げ焼鈍を順次行い、さらに上塗りコーティングを施した。このような処理によって得られた製品における方向性電磁鋼板コイル２２の長手方向に沿った先端部、中間部、および尾端部の３箇所において、板幅方向に沿って約２００ｍｍピッチで５分割した位置でエプスタイン試片を採取し、歪取焼鈍の後で磁気特性を測定して、その平均値およびばらつきを実施例１，２および比較例の条件で比較した。それらの結果を表１に示す。表１は、実施例１，２および比較例によって製造された方向性電磁鋼板の鉄損Ｗ_17/50の結果を示す。

【0061】

【表1】

【0062】

表１から、上述した一実施形態に基づく実施例１，２によれば、従来技術に基づく比較例に比して、鉄損Ｗ_17/50の平均値および鉄損の標準偏差σで示されるばらつきがいずれも小さくなっていることが分かる。

【0063】

以上説明したように、この一実施形態によるエッチング処理装置によれば、方向性電磁鋼板の金属ストリップ９の表面に形成されるレジストパターンにおける溝形成領域での溝幅を、金属ストリップ９の板幅方向に沿って均一にすることができるので、この金属ストリップ９に対して電解エッチングを行って線状溝を形成した場合に、金属ストリップ９の長手方向および板幅方向に沿って安定した形状の線状溝を形成することができ、鉄損のばらつきが小さく安定した品質を有する方向性電磁鋼板を工業的に製造することが可能になる。

【0064】

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

【0065】

上述の一実施形態においては、洗浄設備として電解脱脂設備１３を採用したが、例えば浸漬脱脂設備などの他の設備を採用することも可能である。

【0066】

また、上述の一実施形態においては、乾燥焼付け設備を熱風乾燥炉１５としたが、例えば電気炉などの他の設備を採用しても良い。

【0067】

また、上述の一実施形態においては、入側ルーパー設備１２および出側ルーパー設備１９を縦型に記載したが、例えば横型または同軸型などの他の形式のルーパー設備を採用しても良い。

【0068】

また、上述の一実施形態においては、金属ストリップ９の溝形状を測定する溝形状計測センサー１８を、レーザー距離計を用いた非接触型の溝形状センサーとしたが、その他の接触式や渦電流型の距離測定原理を採用したセンサーを用いることも可能である。

【0069】

また、上述の一実施形態においては、複数の流体圧シリンダー２５−１〜２５−ｎの圧力を互いに独立に制御することによって、押さえロール２４−１〜２４−ｎの押し込み量を制御しているが、押さえロール２４−１〜２４−ｎの内部に押し込み動作を行う押し込み機構を設け、押さえロール２４−１〜２４−ｎ自体がバックアップロール２の長手方向に沿った位置ごとに制御可能に押し込むように構成することも可能である。また、バックアップロール２を円筒状のロールから構成し、その円筒状のロールの内部に押さえロール２４−１〜２４−ｎと同様の複数の押さえロールを別途設け、バックアップロール２の内部からニップ圧を位置ごとに調整可能に構成してもよい。

【0070】

また、上述の一実施形態の変形例において、円筒状のスリーブ２７と軸芯となるアーバ２８とを有するバックアップロール２において、スリーブ２７とアーバ２８との間に、スリーブ２７の径を拡縮可能に構成された流体圧を用いた機構または機械的な機構を設置して、このような機構によってスリーブ２７の径を板幅方向に沿った位置ごとに独立して拡縮させることによるバックアップロール２の内部からの作用によって、バックアップロール２の長手方向に沿った位置ごとにニップ圧を調整可能に構成してもよい。

【符号の説明】

【0071】

１ 冷延板
２ バックアップロール
３ グラビアロール
４ オフセットロール
５，６ ドクターナイフ
７ ペイオフリール
８，２２ 方向性電磁鋼板コイル
９ 金属ストリップ
１０ シャー
１１ 溶接機
１２ 入側ルーパー設備
１３ 電解脱脂設備
１４ 印刷設備
１５ 熱風乾燥炉
１６ 電解エッチング設備
１７ レジスト剥離設備
１８ 溝形状計測センサー
１９ 出側ルーパー設備
２０ 切断機
２１ コイラー
２３ 中央設備
２４，２４−１，２４−２，２４−３，……，２４−ｎ 押さえロール
２５，２５−１，２５−２，２５−３，……，２５−ｎ 流体圧シリンダー
２６ 制御部
２７ スリーブ
２８ アーバ
２９ ロータリージョイント
３０ アクチュエータ
３１ 配管
３２ 流体圧ポンプ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】