JP3987701B2 - リブ状物の形成用ブレード及びこのブレードの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＤＰ（plasma display panel: プラズマディスプレイパネル）、ＰＡＬＣ（plasma addressed liquid crystal display）等のＦＰＤ（flat panel display）の製造工程におけるリブ状物（ceramic capillary rib）を簡便にかつ精度良く形成するためのリブ状物の形成用ブレード及びこのブレードの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このＦＰＤにおけるリブの第１の形成方法では、図１０に示すようにリブ８はガラス基板１の上にガラス粉末を含むリブ形成用ペースト２を厚膜印刷法により所定のパターンで位置合わせをして多数回重ね塗りし、乾燥した後、焼成して、基板１上に所定の間隔をあけて作られる。このリブ８の高さＨは通常１００〜３００μｍ、リブの幅Ｗは通常５０〜１００μｍ程度であって、リブとリブで挟まれるセル９の広さＳは通常１００〜３００μｍ程度である。
またリブの第２の形成方法として、サンドブラスト法が知られている。この方法では、図１１に示すようにガラス基板１の全面にガラス粉末を含むセラミックペーストを厚膜法で塗布し、乾燥することにより、或いはガラス粉末を含むセラミックグリーンテープを積層することにより、１５０〜２００μｍの高さのパターン形成層３を形成した後、このパターン形成層３を感光性フィルム４で被覆し、更にこのフィルム４上をマスク５で覆って、露光、現像を行うことにより所定のパターンのレジスト層６を形成する。次にこのレジスト層６の上方からサンドブラスト処理を施してセル９となる部分を取除いた後、更に剥離剤等を用いて上記レジスト層６を除去して、所望のリブ８を得ている。
【０００３】
上記従来の第１の形成方法では、リブの幅Ｗが５０〜１００μｍ程度と比較的狭くかつ印刷後にペーストがだれ易いため、厚膜の一回塗りの厚さは焼成上がりで１０〜２０μｍ程度に小さく抑えなければならない。この結果、この方法では高さＨが１００〜３００μｍのリブを作るために、厚膜を１０〜２０回もの多くの回数重ね塗りする必要があり、その上重ね塗りした後のリブの高さＨをリブの幅Ｗで除したＨ／Ｗが１．５〜４程度と大きいために、厚膜印刷時に十分に位置合わせをしても精度良くリブを形成しにくい欠点があった。
また上記従来の第２の形成方法は、レジスト層の形成のために感光性フィルムの被覆し、露光、現像等の複雑な工程を必要とし、またサンドブラスト処理でパターン形成層の大部分を取除くため、パターン形成層の材料を多く必要とする不具合があった。
この点を解消するために、基板表面に形成されたペースト膜に所定のくし歯を有するブレードをつき刺し、そのブレードをペースト膜に対して相対的に一定方向に移動することによりペースト膜を塑性変形させて基板表面にリブ状物を形成する方法が提案されている（特開平１１−２８３４９７）。この方法で形成されたリブ状物は、その後乾燥焼成することによりセラミックリブとなり、従来の厚膜印刷法に比較して少ない工程で材料の無駄なく、簡便にかつ精度良くセラミックリブを形成できるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したリブ状物の形成方法では、リブ状物を形成するためブレードを連続使用すると、ペースト膜と接触するブレードのくし歯が摩耗してしまう問題があった。このくし歯が摩耗したブレードにより形成されるリブ状物は、精度が悪く、また形成されるリブ状物の高さも低くなってしまうため、ブレードを頻繁に交換する必要があった。
【０００５】
本発明の目的は、耐摩耗性を向上し得るリブ状物の形成用ブレードを提供することにある。
本発明の別の目的は、ブレードの交換頻度を低下させ、かつ形成するリブ状物の精度を向上するブレードの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図２に示すように、基板１０の表面に形成されたセラミックペースト膜１１にブレード本体１２周辺の少なくとも一部に形成されたくし歯１２ｂをつき刺した状態でブレード本体１２をペースト膜１１に対して相対的に一定方向に移動することによりペースト膜１１を塑性変形させて基板１０表面、又は基板表面に下地層を介してリブ状物１３を形成するリブ状物の形成用ブレードの改良である。
その特徴ある構成は、ペースト膜１１に接触するブレード本体１２に形成されたくし歯１２ｂの表面を金属中に硬質粒子を分散させた複合層１２ｃにより被覆したとき、複合層１２ｃが複合層１００体積％に対して硬質粒子３〜２０体積％の割合で配合され、被覆する複合層１２ｃの厚さが１〜１０μｍであり、金属中に分散させた硬質粒子の平均粒径が１〜５μｍであるところにある。
請求項１に係る発明では、基板１０の表面にリブ状物１３を形成する時にペースト膜１１と接触するくし歯１２ｂの表面に上記諸条件となるように金属中に硬質粒子を分散させた複合層１２ｃを被覆したため、この複合層１２ｃがペースト膜１１及び基板１０表面との接触によるくし歯１２ｂの摩耗を抑制する。従って、ブレード１２の耐摩耗性を向上できる。
【０００７】
請求項８に係る発明は、図２に示すように、基板１０の表面に形成されたセラミックペースト膜１１にブレード本体１２周辺の少なくとも一部に形成されたくし歯１２ｂをつき刺した状態でブレード本体１２をペースト膜１１に対して相対的に一定方向に移動することによりペースト膜１１を塑性変形させて基板１０表面、又は基板１０表面に下地層２２を介してリブ状物１３，２３を形成するリブ状物の形成用ブレードを製造する方法の改良である。
この特徴ある構成は、セラミック又は金属からなる板状のブレード本体１２の一方の端縁にくし歯１２ｂを形成する工程と、くし歯１２ｂの表面を、金属中に平均粒径１〜５μｍの硬質粒子を複合層１００体積％に対して硬質粒子３〜２０体積％の割合で配合して分散させた複合層１２ｃにより、厚さ１〜１０μｍで被覆する工程とを含むところにある。
【０００８】
請求項１１に係る発明では、上記方法により製造したブレードはその表面に複合層を被覆したため、ブレードの交換頻度を低下することができ、かつ形成するリブ状物の精度を向上させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
基板１０表面にリブ状物１３を形成するためのリブ状物形成用ブレードは、図４及び図５に示すように、セラミック又は金属からなる板状のブレード本体１２の一方の端縁に複数のくし歯１２ｂが等間隔にかつ同一方向に形成される。
【００１０】
本発明のリブ状物の形成用ブレードの特徴ある構成は、図１に示すように、ペースト膜１１に接触するブレード本体１２に形成されたくし歯１２ｂの表面を金属中に硬質粒子を分散させた複合層１２ｃにより被覆したところにある。くし歯１２ｂの材質はペーストとの反応やペーストに溶解されることのない耐食性に優れたステンレススチールを用いる。
【００１１】
くし歯１２ｂの表面を被覆する複合層１２ｃは複合層１００体積％に対して硬質粒子１〜５０体積％の割合で配合される。硬質粒子の配合割合が、下限値未満では耐摩耗性の改善効果が少なく、上限値を越えると硬質粒子の膜への固着が不十分で、摩耗工程中に脱落してしまう。好ましくは３〜２０体積％である。
【００１２】
被覆する複合層の厚さは０．１〜２０μｍである。下限値未満では耐摩耗性の改善効果が少なく、上限値を越えるとリブ状物形成中に複合層にクラックが入ったり、複合層がブレード素地より脱落してしまう。好ましくは１〜１０μｍである。
【００１３】
複合層１２ｃの金属材料はＮｉ、Ｎｉ-Ｐ、Ｎｉ-Ｂ、Ｎｉ-Ｗ、Ｎｉ-Ｃｏ及びＣｏからなる群より選ばれる。この内、材料コストと特性の観点からＮｉ、Ｎｉ-Ｐ、Ｎｉ-Ｂが好ましい。
【００１４】
複合層１２ｃの硬質粒子はビッカーズ硬度ＨＶが１０００以上である。ビッカーズ硬度ＨＶは、押込み硬さの１種であり、物の硬さを表す数値の１つとして一般的に用いられる。測定方法は、対面角１３６°のダイヤモンドの正四角錐を圧子として用い、この圧子を一定の荷重で試料に押し込んだときに生じる四角形のくぼみの対角線の長さを求める。この対角線の長さからくぼみの表面積が求められ、荷重を表面積で除した値がビッカーズ硬度として得られる。このビッカーズ硬度は、単位をつけず数値のみで表す。
【００１５】
また、硬質粒子の材質は、ダイヤモンド、アモルファスダイヤモンド（ＤＬＣ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ｃ-窒化ホウ素（ｃ-ＢＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化四ホウ素（Ｂ4Ｃ）、ムライト、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）及びジルコニア（ＺｒＯ2）より選ばれた１種又は２種以上の無機物粒子である。この内、材料コストと特性の観点から炭化ケイ素が好ましい。
【００１６】
硬質粒子の平均粒径は０．１〜１０μｍである。平均粒径が下限値未満であると、耐摩耗性の改善効果が少なく、上限値を越えると、ブレード開口形状のばらつきが大きくなる。好ましくは１〜５μｍである。
【００１７】
複合層に添加剤を更に含ませることにより、ブレードの耐久性やこのブレードを用いて形成されるリブ状物の間隔精度等がより向上される。
【００１８】
添加剤としては結晶微小化剤、応力緩和剤、光沢剤、分散安定化剤、表面電位制御剤又は硬度増強剤が挙げられ、具体的には、結晶微小化剤や応力緩和剤として、サッカリン等の硫黄化合物、光沢剤として、ブチンジオール等、硬質粒子の分散安定化剤や表面電位制御剤としてアミノシランカップリング剤等のアミノ化合物、硬度増強剤として次亜リン酸等のリン酸化合物等が挙げられる。
【００１９】
くし歯１２表面を複合層により被覆する方法は、電解めっき法、無電解めっき法等の方法が挙げられる。ブレードに複合層を形成した後にアニール処理しても良い。このアニール処理により、複合層の硬度を上げることができる。
【００２０】
一例として、電解めっき法を用いたブレードのくし歯表面を複合層により被覆する方法を説明する。
先ず、ステンレススチール製のブレードの表面をアルカリにより脱脂し、更に塩酸により洗浄する。次いで、ブレードの表面にニッケルストライクめっきを施す。次に、スルファミン酸ニッケル４５０ｇ／ｌ、塩化ニッケル５ｇ／ｌ、ホウ酸３０ｇ／ｌ及び平均粒径３．０μｍの炭化ケイ素粉末５０ｇ／ｌの割合で複合めっき浴を調製する。調製された複合めっき浴に陰極としてブレードを、陽極としてニッケル金属の板を複合めっき浴にそれぞれ浸漬させる。更に、陰極電流密度５Ａ／ｄｍ2、めっき時間１０ｍｉｎ、ｐＨ４．０、浴温度４５℃の条件で、陰極のステンレススチール製ブレード上に複合めっき膜を成膜する。この条件での電解めっき法により、ステンレススチール製ブレード上に膜厚５μｍの複合めっき膜を形成できる。この複合めっき膜に含まれる炭化ケイ素粉末量は１０体積％となる。
【００２１】
それぞれのくし歯１２ｂの隙間はこのブレード１２により形成されるリブ状物１３の断面形状に相応して形成される。また、くし歯１２ｂの隙間の形状は図４に示すように方形状に形成する場合のみならず、最終的に作られるＦＰＤの用途によりくし歯１２ｂの隙間の形状を台形状又は逆台形に形成してもよい。くし歯１２ｂの隙間の形状を台形にすれば、開口部を広くした用途に適したリブ状物１３を形成することができ、くし歯１２ｂの隙間の形状を逆台形にすれば、リブの頂部が広い面積で平坦化したリブ状物１３を形成することができる。
【００２２】
図２に示すように、ブレード１２により基板表面にリブ状物１３を形成する方法は、先ず、基板１０にペーストを塗布してその表面にセラミックペースト膜１１を形成する。本発明に最適な基板としては、図８(ａ)に示すガラス基板１０のみ、図８(ｂ)に示す表面に電極１６が形成されたガラス基板１０、図８(ｃ)に示す表面にセラミック等からなる下地層１７が形成されたガラス基板１０等が挙げられる。この中でも、本発明のブレードを用いるのに適した基板は、表面に下地層１７が形成されたガラス基板１０である。ペーストの基板１０表面への塗布は、スクリーン印刷法、ディップ法又はドクターブレード法等の既存の手段により行われる。次いで、基板１０表面にペーストを塗布して形成されたペースト膜１１に、ブレード本体１２周辺の少なくとも一部に形成されたくし歯１２ｂをつき刺し、ブレード１２のエッジ１２ａをペースト膜１１を形成した基板１０表面に接触させる。次に、エッジ１２ａを基板１０表面に接触させた状態で、基板１０を固定して図２の実線矢印で示すようにブレード１２を一定方向に移動するか、又はブレード１２を固定して図２の破線矢印で示すように基板１０を一定方向に移動させてペースト膜１１を塑性変形させる。即ち、上記移動により基板１０表面に塗布されたペーストのブレード１２のくし歯１２ｂに対応する箇所は、くし歯１２ｂの隙間に移動するか若しくは掃き取られ、くし歯１２ｂの隙間に位置するペーストのみが基板１０上に残存して基板１０表面にリブ状物１３が形成される。くし歯１２ｂの溝の深さがペースト膜１１の厚さより大きい場合にはブレード１２又はガラス基板１０を移動するときに掃き取られたペーストが溝に入り込みペースト膜１１の厚さ以上の高さを有するリブ状物１３を形成できる。
【００２３】
このようにして形成されたリブ状物１３は、その後乾燥されてセラミックグリーンリブ（図示せず）になり、更に脱バインダのため加熱され、引き続いて焼成することにより図３に示すセラミックリブ１４になる。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施の形態を図６及び図７に基づいて説明する。図６及び図７において、図２及び図３と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が上述した実施の形態と相違する。即ち、基板１０の表面にペーストを塗布して形成されたペースト膜１１にブレード１２に形成されたくし歯１２ｂをペースト膜１１につき刺し、ブレード１２のエッジ１２ａを基板１０表面から所定の高さ浮上した状態でブレード１２又は基板１０を一定方向に移動することにより基板１０表面に下地層２２とこの下地層２２上にリブ状物２３を形成する。上記以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
即ち、ブレード１２によるリブ状物２３の形成は、図６に示すように、ブレード１２のエッジ１２ａをペースト膜１１を形成した基板１０表面から所定の高さ浮上した状態で基板１０を固定して実線矢印で示すようにブレード１２を一定方向に移動するか、又は基板１０を一定方向に移動させることにより行われる。この移動により基板１０表面から所定の高さまでのペーストは基板表面に残存して下地層２２を形成し、この下地層２２より上方のペーストにおけるブレードのくし歯１２ｂに対応する箇所はくし歯１２ｂの隙間に移動するか若しくは掃き採られ、くし歯１２ｂの隙間に位置するペーストのみが下地層２２上に残存して下地層２２上にリブ状物２３が形成される。
【００２５】
このようにして形成された下地層２２及びリブ状物２３は、その後乾燥されてセラミックグリーン層及びセラミックグリーンリブ（図示せず）になり、更に脱バインダのため加熱され、引き続いて焼成することにより図７に示す基板上に形成された絶縁層２４と、この絶縁層２４上に形成されたセラミックリブ２５になる。
【００２６】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
対角寸法が４２インチであって、厚さが３ｍｍのソーダライム系のガラス基板１０を用意した。このガラス基板１０上にセラミックペーストを塗布し、焼成することによりガラス基板上に厚さ１０μｍのセラミック下地層を形成した。図２に示すように、表面に下地層を有するガラス基板１０上にペーストをスクリーン印刷法により、厚さ３５０μｍで塗布してペースト膜１１を形成した。
一方、くし歯１２ｂのピッチＰが３６０μｍであって、くし歯１２ｂの隙間ｗが１８０μｍ、その深さｈが３５０μｍ、厚さｔが０．１ｍｍ、エッジ角度７５度のステンレス鋼により形成されたブレード１２を用意した（図４及び図５）。このブレード１２のくし歯の表面をニッケル金属中に硬質粒子として炭化ケイ素を分散させた複合層により被覆した（図１）。この複合層の配合は、複合層１００体積％に対して炭化ケイ素１０体積％の割合である。このブレード１２のくし歯１２ｂを０．１８ＭＰａの印圧でペースト膜１１につき刺し、そのエッジ１２ａをガラス基板１０に接触させた状態で、図２の実線矢印で示す方向にブレード１２を一定方向に１０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動してペースト膜１１を塑性変形させることにより、基板１０表面にリブ状物１３を形成した。
【００２７】
＜比較例１＞
ブレード１２のくし歯１２ｂの表面を複合層１２ｃにより被覆しない以外は実施例１と同様にして基板１０表面にリブ状物１３を形成した。
【００２８】
＜比較試験及び評価＞
実施例１及び比較例１の基板１０表面にリブ状物１３を形成する工程をそれぞれ複数回行い、リブ状物１３形成後のブレード１２のくし歯１２ｂの隙間の深さｈを測定した。
ブレード１２のくし歯１２ｂの隙間の深さｈとリブ状物１３を形成した基板の処理枚数の関係を実施例１の結果を比較例１の結果と対比させて図９に示す。
【００２９】
図９より明らかなように、比較例１のくし歯１２ｂの表面を複合層１２ｃにより被覆していないブレード１２を用いて基板１０表面にリブ状物１３を形成すると、５０枚に満たない処理枚数でブレード１２のくし歯１２ｂの隙間の深さｈが急激に浅くなり、くし歯１２ｂがペースト膜１１により摩耗されていることが判る。これに対して実施例１のくし歯１２ｂの表面を複合層１２ｃにより被覆したブレード１２を用いて基板１０表面にリブ状物１３を形成すると、２５０枚を越える基板にリブ状物を形成しても、くし歯１２ｂの隙間の深さｈは急激に浅くならず、ブレードの耐摩耗性が大幅に向上していることが判る。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のリブ状物形成用ブレードは、基板の表面に形成されたセラミックペースト膜にブレード本体周辺の少なくとも一部に形成されたくし歯をつき刺した状態でブレード本体をペースト膜に対して相対的に一定方向に移動することによりペースト膜を塑性変形させて基板表面、又は基板表面に下地層を介してリブ状物を形成するリブ状物形成用ブレードの改良である。その特徴ある構成は、ペースト膜に接触するブレード本体に形成されたくし歯の表面を金属中に硬質粒子を分散させた複合層により被覆したところにある。リブ状物形成時にペースト膜と接触するくし歯の表面に複合層を被覆したため、くし歯の摩耗を抑制し、ブレードの耐摩耗性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリブ状物形成用ブレードの斜視図。
【図２】本発明のブレードを用いてリブ状物を形成する状態を示す斜視図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面におけるリブ状物を乾燥、加熱及び焼成することにより得たセラミックリブを示す断面図。
【図４】そのブレードの正面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】下地層付リブ状物を形成する状態を示す図２に対応する斜視図。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面における下地層付リブ状物を乾燥、加熱及び焼成することにより得た絶縁層付セラミックリブを示す図３に対応する断面図。
【図８】本発明のブレードを用いるのに適した基板の断面図。
【図９】実施例１及び比較例１のくし歯の隙間の深さｈと基板処理枚数の関係を示す図。
【図１０】従来のセラミックリブの形成を工程順に示す断面図。
【図１１】従来の別のセラミックリブの形成を工程順に示す断面図。
【符号の説明】
１０ ガラス基板
１１ ペースト膜
１２ ブレード
１２ａ エッジ
１２ｂ くし歯
１２ｃ 複合層
１３、２３ リブ状物
１４、２５ セラミックリブ
１６ 電極
１７ 下地層
２２ 下地層
２４ 絶縁層
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＤＰ（plasma display panel: プラズマディスプレイパネル）、ＰＡＬＣ（plasma addressed liquid crystal display）等のＦＰＤ（flat panel display）の製造工程におけるリブ状物（ceramic capillary rib）を簡便にかつ精度良く形成するためのリブ状物の形成用ブレード及びこのブレードの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このＦＰＤにおけるリブの第１の形成方法では、図１０に示すようにリブ８はガラス基板１の上にガラス粉末を含むリブ形成用ペースト２を厚膜印刷法により所定のパターンで位置合わせをして多数回重ね塗りし、乾燥した後、焼成して、基板１上に所定の間隔をあけて作られる。このリブ８の高さＨは通常１００〜３００μｍ、リブの幅Ｗは通常５０〜１００μｍ程度であって、リブとリブで挟まれるセル９の広さＳは通常１００〜３００μｍ程度である。
またリブの第２の形成方法として、サンドブラスト法が知られている。この方法では、図１１に示すようにガラス基板１の全面にガラス粉末を含むセラミックペーストを厚膜法で塗布し、乾燥することにより、或いはガラス粉末を含むセラミックグリーンテープを積層することにより、１５０〜２００μｍの高さのパターン形成層３を形成した後、このパターン形成層３を感光性フィルム４で被覆し、更にこのフィルム４上をマスク５で覆って、露光、現像を行うことにより所定のパターンのレジスト層６を形成する。次にこのレジスト層６の上方からサンドブラスト処理を施してセル９となる部分を取除いた後、更に剥離剤等を用いて上記レジスト層６を除去して、所望のリブ８を得ている。
【０００３】
上記従来の第１の形成方法では、リブの幅Ｗが５０〜１００μｍ程度と比較的狭くかつ印刷後にペーストがだれ易いため、厚膜の一回塗りの厚さは焼成上がりで１０〜２０μｍ程度に小さく抑えなければならない。この結果、この方法では高さＨが１００〜３００μｍのリブを作るために、厚膜を１０〜２０回もの多くの回数重ね塗りする必要があり、その上重ね塗りした後のリブの高さＨをリブの幅Ｗで除したＨ／Ｗが１．５〜４程度と大きいために、厚膜印刷時に十分に位置合わせをしても精度良くリブを形成しにくい欠点があった。
また上記従来の第２の形成方法は、レジスト層の形成のために感光性フィルムの被覆し、露光、現像等の複雑な工程を必要とし、またサンドブラスト処理でパターン形成層の大部分を取除くため、パターン形成層の材料を多く必要とする不具合があった。
この点を解消するために、基板表面に形成されたペースト膜に所定のくし歯を有するブレードをつき刺し、そのブレードをペースト膜に対して相対的に一定方向に移動することによりペースト膜を塑性変形させて基板表面にリブ状物を形成する方法が提案されている（特開平１１−２８３４９７）。この方法で形成されたリブ状物は、その後乾燥焼成することによりセラミックリブとなり、従来の厚膜印刷法に比較して少ない工程で材料の無駄なく、簡便にかつ精度良くセラミックリブを形成できるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したリブ状物の形成方法では、リブ状物を形成するためブレードを連続使用すると、ペースト膜と接触するブレードのくし歯が摩耗してしまう問題があった。このくし歯が摩耗したブレードにより形成されるリブ状物は、精度が悪く、また形成されるリブ状物の高さも低くなってしまうため、ブレードを頻繁に交換する必要があった。
【０００５】
本発明の目的は、耐摩耗性を向上し得るリブ状物の形成用ブレードを提供することにある。
本発明の別の目的は、ブレードの交換頻度を低下させ、かつ形成するリブ状物の精度を向上するブレードの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図２に示すように、基板１０の表面に形成されたセラミックペースト膜１１にブレード本体１２周辺の少なくとも一部に形成されたくし歯１２ｂをつき刺した状態でブレード本体１２をペースト膜１１に対して相対的に一定方向に移動することによりペースト膜１１を塑性変形させて基板１０表面、又は基板表面に下地層を介してリブ状物１３を形成するリブ状物の形成用ブレードの改良である。
その特徴ある構成は、ペースト膜１１に接触するブレード本体１２に形成されたくし歯１２ｂの表面を金属中に硬質粒子を分散させた複合層１２ｃにより被覆したとき、複合層１２ｃが複合層１００体積％に対して硬質粒子３〜２０体積％の割合で配合され、被覆する複合層１２ｃの厚さが１〜１０μｍであり、金属中に分散させた硬質粒子の平均粒径が１〜５μｍであるところにある。
請求項１に係る発明では、基板１０の表面にリブ状物１３を形成する時にペースト膜１１と接触するくし歯１２ｂの表面に上記諸条件となるように金属中に硬質粒子を分散させた複合層１２ｃを被覆したため、この複合層１２ｃがペースト膜１１及び基板１０表面との接触によるくし歯１２ｂの摩耗を抑制する。従って、ブレード１２の耐摩耗性を向上できる。
【０００７】
請求項８に係る発明は、図２に示すように、基板１０の表面に形成されたセラミックペースト膜１１にブレード本体１２周辺の少なくとも一部に形成されたくし歯１２ｂをつき刺した状態でブレード本体１２をペースト膜１１に対して相対的に一定方向に移動することによりペースト膜１１を塑性変形させて基板１０表面、又は基板１０表面に下地層２２を介してリブ状物１３，２３を形成するリブ状物の形成用ブレードを製造する方法の改良である。
この特徴ある構成は、セラミック又は金属からなる板状のブレード本体１２の一方の端縁にくし歯１２ｂを形成する工程と、くし歯１２ｂの表面を、金属中に平均粒径１〜５μｍの硬質粒子を複合層１００体積％に対して硬質粒子３〜２０体積％の割合で配合して分散させた複合層１２ｃにより、厚さ１〜１０μｍで被覆する工程とを含むところにある。
【０００８】
請求項１１に係る発明では、上記方法により製造したブレードはその表面に複合層を被覆したため、ブレードの交換頻度を低下することができ、かつ形成するリブ状物の精度を向上させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
基板１０表面にリブ状物１３を形成するためのリブ状物形成用ブレードは、図４及び図５に示すように、セラミック又は金属からなる板状のブレード本体１２の一方の端縁に複数のくし歯１２ｂが等間隔にかつ同一方向に形成される。
【００１０】
本発明のリブ状物の形成用ブレードの特徴ある構成は、図１に示すように、ペースト膜１１に接触するブレード本体１２に形成されたくし歯１２ｂの表面を金属中に硬質粒子を分散させた複合層１２ｃにより被覆したところにある。くし歯１２ｂの材質はペーストとの反応やペーストに溶解されることのない耐食性に優れたステンレススチールを用いる。
【００１１】
くし歯１２ｂの表面を被覆する複合層１２ｃは複合層１００体積％に対して硬質粒子１〜５０体積％の割合で配合される。硬質粒子の配合割合が、下限値未満では耐摩耗性の改善効果が少なく、上限値を越えると硬質粒子の膜への固着が不十分で、摩耗工程中に脱落してしまう。好ましくは３〜２０体積％である。
【００１２】
被覆する複合層の厚さは０．１〜２０μｍである。下限値未満では耐摩耗性の改善効果が少なく、上限値を越えるとリブ状物形成中に複合層にクラックが入ったり、複合層がブレード素地より脱落してしまう。好ましくは１〜１０μｍである。
【００１３】
複合層１２ｃの金属材料はＮｉ、Ｎｉ-Ｐ、Ｎｉ-Ｂ、Ｎｉ-Ｗ、Ｎｉ-Ｃｏ及びＣｏからなる群より選ばれる。この内、材料コストと特性の観点からＮｉ、Ｎｉ-Ｐ、Ｎｉ-Ｂが好ましい。
【００１４】
複合層１２ｃの硬質粒子はビッカーズ硬度ＨＶが１０００以上である。ビッカーズ硬度ＨＶは、押込み硬さの１種であり、物の硬さを表す数値の１つとして一般的に用いられる。測定方法は、対面角１３６°のダイヤモンドの正四角錐を圧子として用い、この圧子を一定の荷重で試料に押し込んだときに生じる四角形のくぼみの対角線の長さを求める。この対角線の長さからくぼみの表面積が求められ、荷重を表面積で除した値がビッカーズ硬度として得られる。このビッカーズ硬度は、単位をつけず数値のみで表す。
【００１５】
また、硬質粒子の材質は、ダイヤモンド、アモルファスダイヤモンド（ＤＬＣ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ｃ-窒化ホウ素（ｃ-ＢＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化四ホウ素（Ｂ4Ｃ）、ムライト、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）及びジルコニア（ＺｒＯ2）より選ばれた１種又は２種以上の無機物粒子である。この内、材料コストと特性の観点から炭化ケイ素が好ましい。
【００１６】
硬質粒子の平均粒径は０．１〜１０μｍである。平均粒径が下限値未満であると、耐摩耗性の改善効果が少なく、上限値を越えると、ブレード開口形状のばらつきが大きくなる。好ましくは１〜５μｍである。
【００１７】
複合層に添加剤を更に含ませることにより、ブレードの耐久性やこのブレードを用いて形成されるリブ状物の間隔精度等がより向上される。
【００１８】
添加剤としては結晶微小化剤、応力緩和剤、光沢剤、分散安定化剤、表面電位制御剤又は硬度増強剤が挙げられ、具体的には、結晶微小化剤や応力緩和剤として、サッカリン等の硫黄化合物、光沢剤として、ブチンジオール等、硬質粒子の分散安定化剤や表面電位制御剤としてアミノシランカップリング剤等のアミノ化合物、硬度増強剤として次亜リン酸等のリン酸化合物等が挙げられる。
【００１９】
くし歯１２表面を複合層により被覆する方法は、電解めっき法、無電解めっき法等の方法が挙げられる。ブレードに複合層を形成した後にアニール処理しても良い。このアニール処理により、複合層の硬度を上げることができる。
【００２０】
一例として、電解めっき法を用いたブレードのくし歯表面を複合層により被覆する方法を説明する。
先ず、ステンレススチール製のブレードの表面をアルカリにより脱脂し、更に塩酸により洗浄する。次いで、ブレードの表面にニッケルストライクめっきを施す。次に、スルファミン酸ニッケル４５０ｇ／ｌ、塩化ニッケル５ｇ／ｌ、ホウ酸３０ｇ／ｌ及び平均粒径３．０μｍの炭化ケイ素粉末５０ｇ／ｌの割合で複合めっき浴を調製する。調製された複合めっき浴に陰極としてブレードを、陽極としてニッケル金属の板を複合めっき浴にそれぞれ浸漬させる。更に、陰極電流密度５Ａ／ｄｍ2、めっき時間１０ｍｉｎ、ｐＨ４．０、浴温度４５℃の条件で、陰極のステンレススチール製ブレード上に複合めっき膜を成膜する。この条件での電解めっき法により、ステンレススチール製ブレード上に膜厚５μｍの複合めっき膜を形成できる。この複合めっき膜に含まれる炭化ケイ素粉末量は１０体積％となる。
【００２１】
それぞれのくし歯１２ｂの隙間はこのブレード１２により形成されるリブ状物１３の断面形状に相応して形成される。また、くし歯１２ｂの隙間の形状は図４に示すように方形状に形成する場合のみならず、最終的に作られるＦＰＤの用途によりくし歯１２ｂの隙間の形状を台形状又は逆台形に形成してもよい。くし歯１２ｂの隙間の形状を台形にすれば、開口部を広くした用途に適したリブ状物１３を形成することができ、くし歯１２ｂの隙間の形状を逆台形にすれば、リブの頂部が広い面積で平坦化したリブ状物１３を形成することができる。
【００２２】
図２に示すように、ブレード１２により基板表面にリブ状物１３を形成する方法は、先ず、基板１０にペーストを塗布してその表面にセラミックペースト膜１１を形成する。本発明に最適な基板としては、図８(ａ)に示すガラス基板１０のみ、図８(ｂ)に示す表面に電極１６が形成されたガラス基板１０、図８(ｃ)に示す表面にセラミック等からなる下地層１７が形成されたガラス基板１０等が挙げられる。この中でも、本発明のブレードを用いるのに適した基板は、表面に下地層１７が形成されたガラス基板１０である。ペーストの基板１０表面への塗布は、スクリーン印刷法、ディップ法又はドクターブレード法等の既存の手段により行われる。次いで、基板１０表面にペーストを塗布して形成されたペースト膜１１に、ブレード本体１２周辺の少なくとも一部に形成されたくし歯１２ｂをつき刺し、ブレード１２のエッジ１２ａをペースト膜１１を形成した基板１０表面に接触させる。次に、エッジ１２ａを基板１０表面に接触させた状態で、基板１０を固定して図２の実線矢印で示すようにブレード１２を一定方向に移動するか、又はブレード１２を固定して図２の破線矢印で示すように基板１０を一定方向に移動させてペースト膜１１を塑性変形させる。即ち、上記移動により基板１０表面に塗布されたペーストのブレード１２のくし歯１２ｂに対応する箇所は、くし歯１２ｂの隙間に移動するか若しくは掃き取られ、くし歯１２ｂの隙間に位置するペーストのみが基板１０上に残存して基板１０表面にリブ状物１３が形成される。くし歯１２ｂの溝の深さがペースト膜１１の厚さより大きい場合にはブレード１２又はガラス基板１０を移動するときに掃き取られたペーストが溝に入り込みペースト膜１１の厚さ以上の高さを有するリブ状物１３を形成できる。
【００２３】
このようにして形成されたリブ状物１３は、その後乾燥されてセラミックグリーンリブ（図示せず）になり、更に脱バインダのため加熱され、引き続いて焼成することにより図３に示すセラミックリブ１４になる。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施の形態を図６及び図７に基づいて説明する。図６及び図７において、図２及び図３と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が上述した実施の形態と相違する。即ち、基板１０の表面にペーストを塗布して形成されたペースト膜１１にブレード１２に形成されたくし歯１２ｂをペースト膜１１につき刺し、ブレード１２のエッジ１２ａを基板１０表面から所定の高さ浮上した状態でブレード１２又は基板１０を一定方向に移動することにより基板１０表面に下地層２２とこの下地層２２上にリブ状物２３を形成する。上記以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
即ち、ブレード１２によるリブ状物２３の形成は、図６に示すように、ブレード１２のエッジ１２ａをペースト膜１１を形成した基板１０表面から所定の高さ浮上した状態で基板１０を固定して実線矢印で示すようにブレード１２を一定方向に移動するか、又は基板１０を一定方向に移動させることにより行われる。この移動により基板１０表面から所定の高さまでのペーストは基板表面に残存して下地層２２を形成し、この下地層２２より上方のペーストにおけるブレードのくし歯１２ｂに対応する箇所はくし歯１２ｂの隙間に移動するか若しくは掃き採られ、くし歯１２ｂの隙間に位置するペーストのみが下地層２２上に残存して下地層２２上にリブ状物２３が形成される。
【００２５】
このようにして形成された下地層２２及びリブ状物２３は、その後乾燥されてセラミックグリーン層及びセラミックグリーンリブ（図示せず）になり、更に脱バインダのため加熱され、引き続いて焼成することにより図７に示す基板上に形成された絶縁層２４と、この絶縁層２４上に形成されたセラミックリブ２５になる。
【００２６】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
対角寸法が４２インチであって、厚さが３ｍｍのソーダライム系のガラス基板１０を用意した。このガラス基板１０上にセラミックペーストを塗布し、焼成することによりガラス基板上に厚さ１０μｍのセラミック下地層を形成した。図２に示すように、表面に下地層を有するガラス基板１０上にペーストをスクリーン印刷法により、厚さ３５０μｍで塗布してペースト膜１１を形成した。
一方、くし歯１２ｂのピッチＰが３６０μｍであって、くし歯１２ｂの隙間ｗが１８０μｍ、その深さｈが３５０μｍ、厚さｔが０．１ｍｍ、エッジ角度７５度のステンレス鋼により形成されたブレード１２を用意した（図４及び図５）。このブレード１２のくし歯の表面をニッケル金属中に硬質粒子として炭化ケイ素を分散させた複合層により被覆した（図１）。この複合層の配合は、複合層１００体積％に対して炭化ケイ素１０体積％の割合である。このブレード１２のくし歯１２ｂを０．１８ＭＰａの印圧でペースト膜１１につき刺し、そのエッジ１２ａをガラス基板１０に接触させた状態で、図２の実線矢印で示す方向にブレード１２を一定方向に１０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動してペースト膜１１を塑性変形させることにより、基板１０表面にリブ状物１３を形成した。
【００２７】
＜比較例１＞
ブレード１２のくし歯１２ｂの表面を複合層１２ｃにより被覆しない以外は実施例１と同様にして基板１０表面にリブ状物１３を形成した。
【００２８】
＜比較試験及び評価＞
実施例１及び比較例１の基板１０表面にリブ状物１３を形成する工程をそれぞれ複数回行い、リブ状物１３形成後のブレード１２のくし歯１２ｂの隙間の深さｈを測定した。
ブレード１２のくし歯１２ｂの隙間の深さｈとリブ状物１３を形成した基板の処理枚数の関係を実施例１の結果を比較例１の結果と対比させて図９に示す。
【００２９】
図９より明らかなように、比較例１のくし歯１２ｂの表面を複合層１２ｃにより被覆していないブレード１２を用いて基板１０表面にリブ状物１３を形成すると、５０枚に満たない処理枚数でブレード１２のくし歯１２ｂの隙間の深さｈが急激に浅くなり、くし歯１２ｂがペースト膜１１により摩耗されていることが判る。これに対して実施例１のくし歯１２ｂの表面を複合層１２ｃにより被覆したブレード１２を用いて基板１０表面にリブ状物１３を形成すると、２５０枚を越える基板にリブ状物を形成しても、くし歯１２ｂの隙間の深さｈは急激に浅くならず、ブレードの耐摩耗性が大幅に向上していることが判る。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のリブ状物形成用ブレードは、基板の表面に形成されたセラミックペースト膜にブレード本体周辺の少なくとも一部に形成されたくし歯をつき刺した状態でブレード本体をペースト膜に対して相対的に一定方向に移動することによりペースト膜を塑性変形させて基板表面、又は基板表面に下地層を介してリブ状物を形成するリブ状物形成用ブレードの改良である。その特徴ある構成は、ペースト膜に接触するブレード本体に形成されたくし歯の表面を金属中に硬質粒子を分散させた複合層により被覆したところにある。リブ状物形成時にペースト膜と接触するくし歯の表面に複合層を被覆したため、くし歯の摩耗を抑制し、ブレードの耐摩耗性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリブ状物形成用ブレードの斜視図。
【図２】本発明のブレードを用いてリブ状物を形成する状態を示す斜視図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面におけるリブ状物を乾燥、加熱及び焼成することにより得たセラミックリブを示す断面図。
【図４】そのブレードの正面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】下地層付リブ状物を形成する状態を示す図２に対応する斜視図。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面における下地層付リブ状物を乾燥、加熱及び焼成することにより得た絶縁層付セラミックリブを示す図３に対応する断面図。
【図８】本発明のブレードを用いるのに適した基板の断面図。
【図９】実施例１及び比較例１のくし歯の隙間の深さｈと基板処理枚数の関係を示す図。
【図１０】従来のセラミックリブの形成を工程順に示す断面図。
【図１１】従来の別のセラミックリブの形成を工程順に示す断面図。
【符号の説明】
１０ ガラス基板
１１ ペースト膜
１２ ブレード
１２ａ エッジ
１２ｂ くし歯
１２ｃ 複合層
１３、２３ リブ状物
１４、２５ セラミックリブ
１６ 電極
１７ 下地層
２２ 下地層
２４ 絶縁層
Claims (14)
- 基板(10)の表面に形成されたセラミックペースト膜(11)にブレード本体(12)周辺の少なくとも一部に形成されたくし歯(12b)をつき刺した状態で前記ブレード本体(12)を前記ペースト膜(11)に対して相対的に一定方向に移動することにより前記ペースト膜(11)を塑性変形させて前記基板(10)表面、又は前記基板(10)表面に下地層(22)を介してリブ状物(13,23)を形成するリブ状物の形成用ブレードにおいて、
前記ペースト膜(11)に接触する前記ブレード本体(12)に形成された前記くし歯(12b)の表面を金属中に硬質粒子を分散させた複合層(12c)により被覆したとき、
前記複合層 (12c) が複合層１００体積％に対して硬質粒子３〜２０体積％の割合で配合され、前記被覆する複合層 (12c) の厚さが１〜１０μｍであり、前記金属中に分散させた硬質粒子の平均粒径が１〜５μｍであることを特徴とするリブ状物の形成用ブレード。 - くし歯(12b)の材質がステンレススチールである請求項１記載のブレード。
- 複合層(12c)の金属がＮｉ、Ｎｉ-Ｐ、Ｎｉ-Ｂ、Ｎｉ-Ｗ、Ｎｉ-Ｃｏ及びＣｏからなる群より選ばれた請求項１又は２記載のブレード。
- 複合層(12c)の硬質粒子のビッカーズ硬度ＨＶが１０００以上である請求項１又は２記載のブレード。
- 複合層(12c)の硬質粒子がダイヤモンド、アモルファスダイヤモンド、炭化ケイ素、ｃ-窒化ホウ素、窒化ケイ素、アルミナ、炭化タングステン、炭化チタン、窒化チタン、炭化四ホウ素、ムライト、窒化アルミニウム及びジルコニアより選ばれた１種又は２種以上の無機物粒子である請求項１又は２記載のブレード。
- 複合層(12c)が添加剤を更に含む請求項１ないし５いずれか１項に記載のブレード。
- 添加剤が結晶微小化剤、応力緩和剤、光沢剤、分散安定化剤、表面電位制御剤又は硬度増強剤である請求項６記載のブレード。
- 基板(10)の表面に形成されたセラミックペースト膜(11)にブレード本体(12)周辺の少なくとも一部に形成されたくし歯(12b)をつき刺した状態で前記ブレード本体(12)を前記ペースト膜(11)に対して相対的に一定方向に移動することにより前記ペースト膜(11)を塑性変形させて前記基板(10)表面、又は前記基板(10)表面に下地層(22)を介してリブ状物(13,23)を形成するリブ状物の形成用ブレードを製造する方法において、
セラミック又は金属からなる板状のブレード本体(12)の一方の端縁にくし歯(12b)を形成する工程と、
前記くし歯(12b)の表面を、金属中に平均粒径１〜５μｍの硬質粒子を複合層１００体積％に対して硬質粒子３〜２０体積％の割合で配合して分散させた複合層(12c)により、厚さ１〜１０μｍで被覆する工程と
を含むブレードの製造方法。 - くし歯(12b)の材質がステンレススチールである請求項８記載のブレードの製造方法。
- 複合層(12c)の金属がＮｉ、Ｎｉ-Ｐ、Ｎｉ-Ｂ、Ｎｉ-Ｗ、Ｎｉ-Ｃｏ及びＣｏより選ばれた請求項８又は９記載のブレードの製造方法。
- 複合層(12c)の硬質粒子のビッカーズ硬度ＨＶが１０００以上である請求項８又は９記載のブレードの製造方法。
- 複合層(12c)の硬質粒子がダイヤモンド、アモルファスダイヤモンド、炭化ケイ素、ｃ-窒化ホウ素、窒化ケイ素、アルミナ、炭化タングステン、炭化チタン、窒化チタン、炭化四ホウ素、ムライト、窒化アルミニウム及びジルコニアより選ばれた１種又は２種以上の無機物粒子である請求項８又は９記載のブレードの製造方法。
- 複合層(12c)が添加剤を更に含む請求項８ないし１２いずれか１項に記載のブレードの製造方法。
- 添加剤が結晶微小化剤、応力緩和剤、光沢剤、分散安定化剤、表面電位制御剤又は硬度増強剤である請求項１３記載のブレードの製造方法。
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