JP4314976B2 - グラビアロール、グラビアロールの摩耗量確認方法及び電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の製造に際し、セラミックペーストや導電ペーストなどのペーストを印刷するのに用いられるグラビアロールに関し、より詳細には、摩耗量を確認することが可能とされているグラビアロール、該グラビアロールの摩耗量確認方法及び該グラビアロールを用いた電子部品の製造方法に関する。

従来、積層セラミックコンデンサなどの電子部品の製造に際し、導電ペーストやセラミックペーストがセラミックグリーンシートや支持フィルム上に印刷されている。この種のペーストの印刷方法の１つとしてグラビア印刷法が知られている。

グラビア印刷法によりペーストを印刷するに際しては、ペーストが充填される印刷図形に相当する凹部が外周面に設けられているグラビアロールが用いられる。下記の特許文献１には、この種のグラビア印刷法の一例が開示されている。

図９に示すように、特許文献１に記載のグラビア印刷法では、長尺状の基材５１が搬送され、該基材５１の片面にペーストとしての磁性塗料が印刷される。このグラビア印刷装置は、グラビアロール５２と、押圧ロール５３，５４とを有する。押圧ロール５３，５４は、基材５１の片面をグラビアロール５２に押しつけるように作用する。また、グラビアロール５２には、ノズル５５により磁性塗料が付与される。そして、グラビアロール５２の外周面において、余分な磁性塗料が、ドクターブレード５６，５７により掻き取られる。

ドクターブレード５６，５７は、余分なペーストを掻き取るために設けられている。従って、ドクターブレード５６，５７の先端は、グラビアロール５２の外周面に当接されている。そして、グラビアロール５２が図示の矢印方向に回転され、余分なペーストがドクターブレード５６，５７により掻き取られるとともに、凹部内に充填されるペーストが基材５１の片面に印刷される。

特許文献１に記載のグラビア印刷装置では、ドクターブレード５６，５７のグラビアロール５２の外周面に対する接触角度が、それぞれ、３０〜９０°及び０〜３０°とされている。このような接触角度を選択することにより、ドクターブレード５６，５７の摩耗が軽減される旨が記載されている。
特開平７−９６２３７号公報

特許文献１に記載されているように、従来、ドクターブレードの寿命については注意が払われていた。しかしながらグラビアロールの寿命については特に注意が払われていなかった。これは、一般のグラビア印刷では、印刷用凹部やグラビアロール表面についての要求精度がさほど厳しくなかったためである。これに対して、電子部品の製造に用いられるグラビアロールでは、ペーストの印刷に際しての厚みの精度が±０．０５μｍであることを要求されるため、５〜４０μｍの印刷用凹部深さにおける寸法精度が±３μｍと非常に厳しい。

従って、高精度に印刷するには、グラビアロールの外周面の上記印刷用凹部の深さが高精度に保たれねばならない。ところが、ドクターブレードがグラビアロールの外周面に接触するため、印刷を続けているうちに、ドクターブレードの先端によりグラビアロールの外周面が摩耗するという問題があった。そのため、摩耗が進行すると、印刷用凹部の深さが小さくなり過ぎ、ペーストの印刷厚みが小さくなったり、印刷図形に滲みが生じたりしがちであった。従って、従来、印刷されたペースト、すなわち印刷結果を確認することにより、グラビアロールの交換時期が判断されていた。

よって、印刷開始前にグラビアロールの寿命が尽きていることを確認することができなかった。そのため、交換時期が来ているにも関わらず印刷を継続した場合、印刷不良が発生し、印刷されたペーストやペーストを支持している基材等を廃棄しなければならなかった。従って、電子部品の製造コストが高くならざるを得なかった。

加えて、グラビアロールの寿命が予測できなかったため、グラビアロールの在庫管理が困難であった。そのため、グラビアロールの過剰在庫が生じることがあった。また、グラビアロールの在庫が少なくなり過ぎた場合には、最悪の場合、グラビアロールが無くなり、生産工程を休止しなければならないこともあった。

よって、本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、電子部品の製造に際してペーストを印刷するために用いられるグラビアロールであって、該グラビアロールの寿命を確実かつ容易に判断することを可能とするグラビアロール、並びに該グラビアロールを用いたグラビアロールの摩耗量確認方法及び電子部品の製造方法を提供することにある。

本願の第１の発明は、電子部品の製造に際してペーストを印刷するためのグラビアロールであって、外周面に形成されており、かつペーストが充填されてグラビア印刷を行うための複数の印刷用凹部と、外周面において印刷用凹部とは別に、隣接する前記印刷用凹部間に設けられており、かつグラビアロールの表面の摩耗を確認するための印刷図形を印刷するための摩耗確認用凹部とを有することを特徴とする。

本発明に係るグラビアロールのある特定の局面では、摩耗確認用凹部として、深さが異なる複数の摩耗確認用凹部が設けられている。

本発明に係るグラビアロールの他の特定の局面では、前記摩耗確認用凹部の平面形状が、深さ方向において変化するように構成されている。

本発明に係るグラビアロールの摩耗量確認方法のさらに他の特定の局面では、本発明に従って構成されたグラビアロールにより印刷された印刷部において上記摩耗確認用凹部に充填されていたペーストの印刷図形により摩耗量が確認される。

第３の発明は、本発明に従って構成されたグラビアロールを用いて導電ペーストまたはセラミックペーストを印刷する工程と、導電ペーストまたはセラミックペーストの印刷により構成されたペースト層を焼き付けることにより電極またはセラミック焼結体部分を構成する工程とを備える電子部品の製造方法である。

第１の発明に係るグラビアロールでは、外周面において印刷用凹部とは別に摩耗確認用凹部が設けられているため、グラビアロールの摩耗が進行した場合、該摩耗確認用凹部の変形、或いは摩耗確認用凹部にペーストが充填された印刷された印刷図形の変動によりグラビアロールの摩耗量を把握することができ、それによってグラビアロールの寿命を容易にかつ確実に把握することができる。従って、グラビアロールの寿命を容易かつ確実に把握し得るため、弾性表面波分波器の製造に際してのグラビアロールの交換時期を適切に判断することができ、不良品の発生を軽減でき、生産性を高めることが可能となる。

深さが異なる複数の摩耗確認用凹部が設けられている場合には、浅い摩耗確認用凹部が消失したり、浅い摩耗確認用凹部による印刷図形の変動により、早期にグラビアロールの摩耗を確認することができる。従って、グラビアロールの予め予想される寿命に応じて該寿命の前に消失する深さの摩耗確認用凹部や、印刷図形の滲みが大きく生じる深さの摩耗確認用凹部を設けたりすることにより、グラビアロールの摩耗の状態をより一層確実かつ速やかに把握することができる。

摩耗確認用凹部の平面形状が深さ方向において変化するように構成されている場合には、摩耗確認用凹部の平面形状の変化、或いは摩耗確認用凹部に充填されていたペーストの印刷による図形の変化により、摩耗の状態をより速やかにかつ容易に把握することできる。

また、本発明に係るグラビアロールの摩耗量確認方法において、グラビア版により印刷された印刷物おいて摩耗確認用凹部に充填されていたペーストの印刷図形により摩耗量を確認する場合には、印刷図形の変化により、グラビアロールの摩耗量を確認することができる。

第３の発明に係る電子部品の製造方法では、本発明に従って構成されたグラビアロールを用いて導電ペーストまたはセラミックペーストが印刷され、該導電ペーストまたはセラミックペーストの印刷により構成されたペースト層を焼き付けることにより電極またはセラミック焼結体部分が構成される。そして、上記のようにグラビアロールの摩耗量が容易にかつ確実に把握され、適切な時期にグラビアロールが交換され得る。従って、上記導電ペーストやセラミックペーストを高精度に印刷することができ、印刷不良が生じ難いため、信頼性に優れた電子部品を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るグラビアロールの外観を示す略図的斜視図であり、（ｂ）は、その外周面を拡大して示す模式的平面図である。

また、図２は、本発明の一実施形態に係るグラビアロールが用いられているグラビア装置を示す概略構成図である。

図２に示すように、グラビア印刷装置１では、長尺状の基材が供給される。ここでは、基材として、セラミックグリーンシート２が供給され、ペーストとして、該セラミックグリーンシート２の片面に内部電極を形成するための導電ペーストが印刷される。

グラビア印刷装置１では、セラミックグリーンシート２は図示の矢印方向に供給されている。そして、ロール３ａ〜３ｅを経て、グラビアロール４と圧接ロール５との間に供給される。グラビアロール４は、図１（ａ）に示すように、円筒状の形状を有し、外表面に複数の印刷用凹部９を有する。複数の印刷用凹部９は、グラビアロール４の外周面において、グラビアロール４の周方向と、グラビアロール４の軸方向に沿って整列配置されている。

各印刷用凹部９は、長方形の平面形状を有し、内部電極を構成するための導電ペーストの塗布厚みに応じた深さを有する。

また、図１（ｂ）に示されているように、グラビアロール４の外周面において、印刷用凹部９とは別に、摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂが設けられている。図１（ｂ）では、摩耗確認用凹部１０ａは、グラビアロール４の周方向すなわち印刷方向を矢印Ａとした時に、印刷方向Ａにおいて隣接する印刷用凹部９，９間に配置されている。摩耗確認用凹部１０ｂは、グラビアロール４の軸方向に隣接する印刷用凹部９，９間に配置されている。摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂは、本実施形態では、矩形の平面形状を有し、その深さは図３に模式的断面図で示すように印刷用凹部９の深さよりも浅くされている。

また、摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂの平面形状は、摩耗を確認するために設けられているため、印刷用凹部９よりもかなり小さくされている。

図２に戻り、グラビアロール４及び圧接ロール５の下流側には、ロール６ａ〜６ｈが配置されている。ロール６ａ〜６ｈを経て、ペーストが印刷されたセラミックグリーンシート２が排出されるように構成されている。なお、ロール６ｂ〜６ｆは、乾燥炉７内に配置されている。乾燥炉７内において印刷された導電ペーストが乾燥される。

本実施形態では、長方形の印刷用凹部９に応じて、セラミックグリーンシート２上に多数の長方形の平面形状となるように導電ペーストが印刷される。このように、多数の導電ペーストが印刷されたマザーのセラミックグリーンシート２は、例えば、積層セラミックコンデンサの製造に用いられる。

本実施形態の特徴は、上記グラビアロール４が、前述した摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂを有することにある。

すなわち、摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂの深さが印刷用凹部９よりも浅くされているため、ドクターブレードの接触によりグラビアロール４の摩耗が進行した場合、図１（ｃ）に示すように摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂが摩耗により無くなることとなる。
よって、グラビアロール４を用いた場合、実際にセラミックグリーンシートに印刷された印刷図形において、特に摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂの印刷図形の滲み等によりグラビアロールの摩耗を判断することができる。この場合、印刷用凹部９に比べて摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂの方が浅いため、摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂによる印刷図形の滲みは印刷用凹部９による印刷図形の滲みに比べて早く現れる。そのため、より確実にかつ早期にグラビアロール４の交換時期を把握することができる。
また、この摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂの深さを、予め印刷不良が生じる摩耗量と一致させることにより、グラビアロール４の交換時期すなわち、寿命を適切に把握することができる。

一般に、積層セラミックコンデンサなどの電子部品の印刷に際しては、上記導電ペーストやセラミックペーストの印刷には極めて高い精度が要求されている。例えば、ペーストの印刷に際しての厚みの精度は±０．０５μｍ、平面方向の印刷滲みは３０μｍ以下とされることが強く求められている。従って、グラビアロール４の印刷用凹部９の深さ方向寸法についても±３μｍ、グラビアロール外周面の印刷用凹部９が設けられていない部分の凹凸についても±１μｍ以内とすることが求められる。

本実施形態では、摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂを設け、該摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂの深さを３μｍとすることにより確実に印刷用凹部９の深さ方向のばらつきを−３μｍ〜０の範囲とするとができる。

また、本実施形態によれば、摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂの消失により、摩耗を確認することができるため、印刷結果に基づいてグラビアロールの交換時期を判断する必要がない。従って、印刷不良をほとんど生じさせることがなくグラビアロール４の交換時期を把握することができる。

摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂは、グラビアロールの外周面上において印刷用凹部９が設けられている部分とは別の領域に設けられれば良い。この場合、摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂは、ドクターブレードによりペーストが掻き取られる範囲であればいずれの位置に設けられても良い。もっとも、図１（ｂ）に示されている摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂのうち、印刷方向Ａと直交する方向すなわち、グラビアロールの軸方向において隣接する印刷用凹部９，９間に配置された摩耗確認用凹部１０ｂが好ましい。この場合には、摩耗確認用凹部１０ｂは、内部電極を構成する印刷用凹部９，９と同じ条件でドクターブレードに当接されることになる。すなわち、摩耗確認用凹部１０ｂの摩耗の条件が、印刷用凹部９，９の摩耗条件とほぼ同等とされる。

また、摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂの深さは、グラビアロール４の摩耗量の要求精度に応じ、適宜決定すれば良い。例えば、印刷用凹部９の深さのばらつきを３．０μｍ以内としたい場合には、２．５〜３μｍ程度の深さの摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂを形成すれば良く、摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂが消失した時点でグラビアロール４の寿命とすれば良い。

より好ましくは、０．５〜３．５μｍの範囲において０．５μｍ毎に深さが異なる複数種の摩耗確認用凹部を設けておけば、摩耗の進行状態を確認することができる。従って、グラビアロールの余命を容易に管理することができる。このように、複数種の深さの摩耗確認用凹部を設けても良い。

また、図１（ｂ）では、平面形状が長方形の摩耗確認用凹部１０ａ，１０ｂを設けたが、この摩耗確認用凹部の平面形状は特に限定されない。すなわち、円形や三角形等の様々な形状とすることができる。さらに、図４（ａ）に示すように印刷用凹部９，９間に現れる製版時に形成される研磨跡を利用しても良い。すなわち、図４（ａ）に示すように、互いに交叉する複数本の溝１１，１２からなる研磨跡が製版時に形成されており、この溝１１，１２を摩耗確認用凹部として用いても良い。溝１１，１２の深さが印刷用凹部９，９よりも浅いため、摩耗が進行した場合には図４（ｂ）に示すように研磨跡である溝１１，１２が消失する。従って、研磨跡である溝１１，１２の消失により、グラビアロールの摩耗の程度を確認することができる。

さらに、グラビアロールの表面の細かな凹凸を例えば１μｍ以内としたい場合には、グラビアロールの外周面において、摩耗し易い部分と摩耗し難い部分とに、それぞれ、複数種の深さの摩耗確認用凹部を設ければ良い。すなわち、図５（ａ）に示すように、グラビアロール２４の外周面には、印刷用凹部９が多数形成されている。ここで、矢印Ａが印刷方向である。従って、印刷方向Ａと直交する方向がグラビアロール２４の軸方向である。

グラビアロール２４の外周面では、領域Ｃが摩耗し易いところであり、領域Ｄが摩耗し難い部分である。領域Ｃは、印刷方向において隣接する印刷用凹部９，９間の領域であり、摩耗し難い領域Ｄは、印刷方向において印刷用凹部が存在しない領域である。このように、領域Ｃが領域Ｄに比べて摩耗し易いのはドクターブレードがグラビアロール２４の外周面に接触し、グラビアロール２４が回転した場合、周方向に沿って複数の印刷用凹部９が設けられている部分では、印刷用凹部９から次の印刷用凹部９にドクターブレードが至るまでの間、すなわち、領域Ｃにおいてペースト中の粒子がブレードに引きずられ、摩耗が生じ易いためと考えられる。

図５（ａ）に示したグラビアロール２４では、領域Ｃ，Ｄに、それぞれ、深さ０．５μｍの摩耗確認用凹部２７Ａ，２７Ｂが設けられている。そして、グラビアロールの軸方向に沿って次に配置されている摩耗し易い領域には、深さ１．０μｍの摩耗確認用凹部２７Ｃが設けられており、次に配置されている摩耗し難い領域には同じく１．０μｍの摩耗確認用凹部２７Ｄが設けられている。以下、グラビアロール２４の軸方向に沿って、深さ１．５μｍの摩耗確認用凹部２７Ｅ，２７Ｆ、深さ２．０μｍの摩耗確認用凹部２７Ｆ，２７Ｇ、深さ２．５μｍの摩耗確認用凹部２７Ｇ，２７Ｈ及び深さ３．０μｍの摩耗確認用凹部２７Ｉが形成されている。

グラビアロール２４による印刷を続けた場合、図５（ｂ）に示すようにグラビアロール２４の表面が摩耗したとする。この場合、摩耗確認用凹部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｅが消失している。従って、全体の摩耗量は１．０〜１．５μｍの間であり、グラビアロール２４の外周面の表面の凹凸は０．５μｍとなっていることが分かる。

上記のようにグラビアロールの外周面において、摩耗し易い部分と摩耗し難い部分とに、それぞれ複数種の深さの摩耗確認用凹部を設けることにより、グラビアロールの外周面全体の摩耗量だけでなく、表面の凹凸の程度も管理することができる。

また、図６（ａ），（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態に係るグラビアロールの摩耗確認用凹部を説明するための各模式的拡大断面図である。図６（ａ）に示すように、グラビアロール３４の外周面には平面形状が深さ方向において変化する摩耗確認用凹部３７が設けられている。ここでは、摩耗確認用凹部３７は、一対の傾斜面３７ａ，３７ｂを有するテーパー状の溝として形成されている。傾斜面３７ａ，３７ｂは、摩耗確認用凹部３７の深さが深くなるにつれて近づくように形成されており、傾斜面３７ａ，３７ｂの最奥端が接触している。

図６（ａ）に示す摩耗確認用凹部３７において、傾斜面３７ａ，３７ｂ間の当初の外周面上の距離を１００μｍ、摩耗確認用凹部３７の深さを１０μｍとした場合、使用により図６（ｂ）に示すように摩耗確認用凹部３７の形状が変化したとする。すなわち、図６（ｂ）に示す状態では、摩耗確認用凹部３７の傾斜面３７ａ，３７ｂの外周面上の距離は８０μｍ、摩耗確認用凹部３７深さは８μｍとなった。

このような摩耗確認用凹部３７を設けた場合、図６（ｂ）に示したように摩耗した場合には、傾斜面３７ａ，３７ｂ間の距離、すなわち、幅が２０μｍ狭まった場合、グラビアロール３４の外周面が２μｍ摩耗したとこが分かる。すなわち、傾斜面３７ａ，３７ｂ間の外周面上の距離と、摩耗確認用凹部の深さとが相関を有するように摩耗確認用凹部３７が構成されている場合、傾斜面３７ａ，３７ｂ間の距離、すなわち、溝幅の大きさにより摩耗量を確認することができる。従って、上記溝幅が５０μｍとなれば、グラビアロール３４の外周面が５μｍ摩耗したことが分かる。

このように、摩耗確認用凹部は、その深さ方向に沿って平面形状を変化するように構成されていることが望ましく、より好ましくは、図６に示した実施形態のように平面形状の変化と、深さ方向寸法とに比例関係のような相関があるように摩耗確認用凹部が構成されていることが好ましい。

なお、グラビアロールに設けられる摩耗確認用凹部の形成方法は特に限定されず、製版時のエッチング、打痕または製版後の研削加工等の様々な方法により形成され得る。

本発明に係るグラビアロールは、摩耗の管理が高精度に要求される電子部品の製造に好適に用いられる。すなわち、上述した実施形態では、セラミックグリーンシート２上にグラビアロール４を用いて導電ペーストが印刷されていたが、この場合、この導電ペーストが印刷されたマザーのセラミックグリーンシートを積層し、マザーの積層体を得た後、該マザーの積層体を個々の積層セラミックコンデンサ単位の積層体に切断すれば良い。図７は、このようにして得られた個々の積層セラミックコンデンサ単位の積層体４１を示す正面断面図である。この積層体を焼成し、焼き付けることにより、図８に示すセラミック焼結体４２が得られる。このセラミック焼結体４２の両端面に外部電極４３，４４を形成することにより電子部品としての積層セラミックコンデンサ４５が得られる。

上記のように本発明のグラビアロールは、積層セラミックコンデンサなどの電子部品の製造に際し、好適に用いられるが、積層セラミックコンデンサ以外の様々な電子部品の製造に用いることができる。そして、導電ペーストだけでなく、導電ペーストが印刷されている領域の側方に段差解消用のセラミックペーストを印刷する場合のように、或いはセラミックペーストを様々な形状となるように印刷する用途にも用いることができる。

（ａ）は、本発明の一実施形態のグラビアロールの外観を示す模式的斜視図、（ｂ）は、その腰部を示す模式的部分拡大平面図、（ｃ）は、グラビアロールが摩耗凹部の状態を示す模式的部分拡大平面図。 本発明のグラビアロールが用いられるグラビア印刷装置の概略構成を示す図。 図１（ｂ）に示したグラビアロールの表面の凹部の形状を説明するための正面断面図。 （ａ）は、本発明の他の実施形態のグラビアロールの摩耗確認用凹部を説明するための図であり、（ｂ）は、摩耗後に摩耗確認用凹部が消失した状態を示す部分拡大平面図。 （ａ），（ｂ）は、（ａ）に示したグラビアロールにおいて摩耗が進行した状態を示す模式的平面図 （ａ），（ｂ）は、本発明のグラビアロールにおける摩耗確認用凹部のさらに他の変形例を説明するための各断面図であり、（ａ）は、初期状態を、（ｂ）は摩耗が進行した状態を示す図。 本発明の一実施形態の電子部品の製造方法において用意されるセラミック積層体を示す正面断面図。 本発明の一実施形態の電子部品の製造方法で得られる電子部品としての積層セラミックコンデンサの正面断面図。 従来のグラビア印刷を説明するための概略構成図。

符号の説明

１…グラビア印刷装置
２…セラミックグリーンシート
３ａ〜３ｅ…ロール
４…グラビアロール
５…圧接ロール
６ａ〜６ｈ…ロール
８…ドクターブレード
９…印刷用凹部
１０ａ，１０ｂ…摩耗確認用凹部
１１，１２…溝
２４…グラビアロール
２７Ａ〜２７Ｉ…摩耗確認用凹部
３４…グラビアロール
３７…摩耗確認用凹部
３７ａ，３７ｂ…傾斜面
４１…積層体
４２…セラミック焼結体
４３，４４…外部電極
４５…積層セラミックコンデンサ

Claims (5)

1. 電子部品の製造に際してペーストを印刷するためのグラビアロールであって、
   外周面に形成されており、かつペーストが充填されてグラビア印刷を行なうための複数の印刷用凹部と、
   外周面において印刷用凹部とは別に、隣接する前記印刷用凹部間に設けられており、かつグラビアロールの表面の摩耗を確認するための印刷図形を印刷するための摩耗確認用凹部とを有することを特徴とする、グラビアロール。
2. 前記摩耗確認用凹部として、深さが異なる複数の摩耗確認用凹部が設けられている、請求項１に記載のグラビアロール。
3. 前記摩耗確認用凹部の平面形状が、深さ方向において変化するように構成されている、請求項１または２に記載のグラビアロール。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のグラビアロールの摩耗量を確認する方法であって、
   前記グラビアロールにより印刷された印刷物において、上記摩耗量確認用凹部に充填されていたペーストの印刷図形により摩耗量を確認することを特徴とする、グラビアロールの摩耗量確認方法。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のグラビアロールを用いて、導電ペーストまたはセラミックペーストを印刷する工程と、
   前記導電ペーストまたはセラミックペーストの印刷により構成されたペースト層を焼き付けることにより電極またはセラミック焼結体部分を構成する工程とを備える、電子部品の製造方法。

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