JP4707215B2

JP4707215B2 - ガイドローラ及びそれを用いたセラミック電子部品の製造装置並びにそれによるセラミック電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP4707215B2
Application number: JP2000244609A
Authority: JP
Inventors: 由光羽室; 恵一岡田; 徹松村; 憲司井前; 秀一大楽
Original assignee: IMAE INDUSTRY CO., LTD.; Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: IMAE INDUSTRY CO., LTD.; Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: JP2002060922A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば，帯状のプラスチックフィルム，紙製シート等を搬送する際に採用される搬送用ガイドローラ及び該搬送用ガイドローラを用いたセラミック電子部品の製造装置並びにそれらによる製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、セラミック電子部品の製造装置の一例として、所定厚さのセラミックグリーンシートが敷設されたキャリアフィルムを複数本のガイドローラにより、電極印刷部，電極乾燥部，セラミックシート打ち抜き部に順次搬送し、これによりセラミック素子を形成するようにしたものがある（特許公報第２５０４２７７号参照）。
【０００３】
この種の搬送用ガイドローラには、軽量で剛性の高いアルミ材料が一般的に使用されている。また近年では、キャリアフィルムの搬送速度の高速化に伴ってさらなる軽量化を図る観点から、機械的強度の高い炭素繊維強化樹脂の採用が検討されている。
【０００４】
ところで炭素繊維強化樹脂をそのままガイドローラとして使用した場合には、キャリアフィルムとの摩擦に起因してローラ表面が磨耗し、表面に炭素繊維が露出する場合があり、キャリアフィルムが傷ついたり，スリップしたりするおそれがある。
【０００５】
このような炭素繊維強化樹脂の磨耗を防止するには、炭素繊維強化樹脂の外表面に耐磨耗性に優れた金属皮膜，例えばＣｒメッキを施すことが考えられる。しかしながら、Ｃｒは比重が７．２ｇ／ｃｍ³ と比較的高いことから、重量増となって炭素繊維強化樹脂による軽量化のメリットが無くなるという問題がある。
【０００６】
また上記磨耗を防止する観点から、炭素繊維強化樹脂の外表面に金属やセラミックスを溶射することが考えられる。ところが、炭素繊維強化樹脂は熱の拡散性や溶射物との密着性が低く、場合によっては溶射層が割れたり、剥離したりするおそれがある。
【０００７】
このような溶射金属の割れや剥離の問題を解消するために、従来、炭素繊維強化樹脂の表面に金属との密着性を高めるための下地処理を施し、この下地処理層の表面に金属溶射層を形成する場合がある（例えば、特開昭６１−２１７５６６号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来公報のように繊維強化樹脂に下地処理層を形成する場合には、下地処理を行なう分だけ製造工数が増えるとともに、ローラ重量が増えるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、下地処理を行なうことなく密着性を高めることができ、ひいては製造工数の削減及びローラのさらなる軽量化を図ることができるガイドローラ及びそれを用いたセラミック電子部品の製造装置並びにそれによるセラミック電子部品の製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本件発明者らは、繊維強化樹脂に金属を溶射する際の割れや剥離の問題を解消するために鋭意検討したところ、金属溶射層の厚さを規制することによって繊維強化樹脂との密着性を高めることができ、もって下地処理を不要にできることを見出し、本発明を成したものである。
【００１１】
そこで請求項１の発明は、繊維強化樹脂からなるローラ本体の外表面に下地処理を行うことなく厚さ５０〜１０００μｍの金属溶射層のみを直接形成し、該金属溶射層が、２００℃〜１０００℃の融点を有し、アルミに亜鉛を含有する低融点金属からなることを特徴とするガイドローラである。
【００１２】
ここで、上記金属溶射層の厚さを５０〜１０００μｍと規制したのは、耐磨耗性及び表面を平滑にするための研磨代を確保するには少なくとも５０μｍ以上が必要であり、また１０００μｍを越えるとローラ本体の外径によっては金属溶射層に割れや欠けが生じるおそれがあるからである。特に、金属溶射層の厚さを３００μｍ以下とした場合には、より強固な密着性を得ることができる。
【００１３】
また繊維強化樹脂には、炭素繊維，ガラス繊維，ポリアミド系繊維等の採用が可能であり、なかでも軽量でかつ優れた機械的特性を有する炭素繊維の採用が望ましい。
【００１４】
さらに金属の溶射方法としては、プラズマ溶射法，電気アーク法，ガス法等が採用できる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１において、上記低融点金属が、重量比でアルミ７５％，亜鉛２５％の組成を有することを特徴としている。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記金属溶射層の外表面に研磨加工が施されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかにおいて、上記ローラ本体の金属溶射層の少なくとも両端部に周方向に延びる多数の溝が形成されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４において、上記溝の深さが０．１ｍｍ以上，溝の幅が０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであり、各溝のピッチが溝幅の３倍以上であることを特徴としている。
【００２０】
請求項６の発明は、繊維強化樹脂からなるローラ本体の外表面に下地処理を行うことなく厚さ５０〜１０００μｍの金属溶射層のみを直接形成したガイドローラを用い、セラミックグリーンシートが敷設された帯状のキャリアフィルムを搬送するように構成され、電極印刷部，乾燥部，セラミックシート切断部のうち少なくとも１つを備えていることを特徴とするセラミック電子部品の製造装置である。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項６において、上記キャリアフィルムを搬送するように構成された搬送駆動部を備えていることを特徴としている。
【００２２】
請求項８の発明は、繊維強化樹脂からなるローラ本体の外表面に下地処理を行うことなく厚さ５０〜１０００μｍの金属溶射層のみを直接形成したガイドローラにより、セラミックグリーンシートが敷設されたキャリアフィルムを電極印刷部に搬送することにより上記セラミックグリーンシートに電極を形成することを特徴とするセラミック電子部品の製造方法である。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項８において、上記キャリアフィルムをセラミックシート切断部に搬送することによりセラミックシートを切断することを特徴としている。
【００２４】
【発明の作用効果】
請求項１の発明にかかるガイドローラによれば、繊維強化樹脂からなるローラ本体の外表面に厚さ５０〜１０００μｍの金属溶射層を形成したので、金属溶射層の厚さを上記範囲内に規制することによって割れや剥離の問題を生じることなく繊維強化樹脂との密着性を高めることができ、これにより繊維強化樹脂に金属を直接溶射することができ、従来の下地処理を省略できる。その結果、製造工数を削減して生産性を向上できるとともに、ローラ重量をさらに軽減できる。
【００２５】
また繊維強化樹脂に金属を直接溶射したので、軽量化を図りながら機械的剛性を確保することができ、搬送速度の高速化に対応できる。
【００２６】
また、金属溶射層を低融点金属，例えばアルミと亜鉛とから構成したので、溶射温度を低くすることができ、ローラ本体への密着性をさらに向上できる。また亜鉛を含有したことにより密着性とともに耐腐食性の向上を図ることができる。
【００２７】
請求項３の発明では、上記金属溶射層の表面に研磨加工を施したので、ローラ表面を平滑にでき、例えばセラミックグリーンシートが傷ついたり，スリップしたりするのをより確実に防止できる。また、研磨加工により軽量化することができるので、搬送速度を高速化した時に、スリップをなくすことができセラミックグリーンシートを傷つけたり、キャリアフィルムが蛇行したりすることを防止できる。
【００２８】
請求項４の発明では、ローラ本体の金属溶射層の少なくとも両端部に多数の溝を形成したので、例えば、長尺のキャリアフィルムを搬送する場合のスリップ及び蛇行を防止できる。また請求項５の発明では、上記溝の深さを０．１ｍｍ以上，溝幅を０．５ｍｍ〜１．０ｍｍとし、溝のピッチを溝幅の３倍以上としたので、上記キャリアフィルムのスリップ及び蛇行をより確実に防止でき、長時間に渡って安定して搬送できる。
【００２９】
請求項６，７の発明に係る電子部品の製造装置並びに請求項８，９の製造方法によれば、上記ガイドローラを用いてセラミックグリーンシートが敷設されたキャリアフィルムを搬送するようにしたので、搬送速度の高速化に対応できるとともに、キャリアフィルムとのスリップを防止でき、送りの立ち上がり時，及び停止時の応答性を向上できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１ないし図４は、本発明の一実施形態によるガイドローラを用いたセラミック電子部品の製造装置を説明するための図であり、図１は搬送用ガイドローラの断面図、図２はガイドローラの溝部分の正面図、図３はガイドローラの溝部分の拡大図、図４はセラミック電子部品の製造装置の概略構成図である。本実施形態では、積層コンデンサ，積層インダクタ，多層回路基板等の積層型セラミック電子部品の製造装置に適用した場合を例にとって説明する。
【００３２】
図４において、１は積層型セラミック電子部品の製造装置を示しており、この製造装置１は、工程順に、帯状のキャリアフィルム２の上面略全域にセラミックグリーンシート３を敷設してなる複合体４が配置された供給部５と、セラミックグリーンシート３の傷，クラック等の不良個所を検出する第１撮像部６と、セラミックグリーンシート３の上面に電極（不図示）をパターン形成する電極印刷部７と、電極の印刷ずれ等を検出する第２撮像部８と、セラミックグリーンシート３の電極を乾燥させる乾燥部９と、キャリアフィルム２のテンションを調整するテンション調整部１０と、セラミックグリーンシート３の電極部分を打ち抜いてキャリアフィルム２からセラミック素子を取り出すセラミックシート切断部１１と、打ち抜かれたセラミックグリーンシート３をキャリアフィルム２とともに回収する巻取り部１２とを備えている。
【００３３】
また上記製造装置１は、キャリアフィルム２を上記工程ラインに沿って搬送駆動する駆動用吸引ローラ１３，１３と、上記各撮像部６，８からの情報に基づいて上記電極印刷部７及びセラミックシート切断部１１での位置補正を行なうとともに、各ガイドローラ１３及び供給部５，巻取り部１２等を駆動制御するコントローラ１４とを備えている。
【００３４】
上記供給部５はキャリアフィルム２をセラミックグリーンシート３とともに供給リール５ａに巻き付けてなるものであり、上記巻取り部１２はキャリアフィルム２を巻取りリール１２ａにより巻き取るように構成されている。また上記各撮像部６，８はセラミックグリーンシート３を撮像するカメラ６ａ，８ａを備えている。
【００３５】
上記電極印刷部７は、上記キャリアフィルム２を真空吸引して所定位置に位置決めするコンベア７ａと、該コンベア７ａ上に配設されたスクリーン７ｂと、該スクリーン７ｂ上に供給された導電ペーストを引き延ばすスクレーパ７ｃと、該導電ペーストをスクリーン７ｂを通してセラミックグリーンシート３上に印刷するスキージ７ｄとを備えている。
【００３６】
上記乾燥部９は、セラミックグリーンシート３に上方から温風を供給する多数の温風供給ノズル９ａと、キャリアフィルム２の下面から加熱する加熱盤９ｂとを備えており、これにより電極の乾燥を行なう。
【００３７】
上記テンション調整部１０は、キャリアフィルム２を巻回支持する一対の搬送用ガイドローラ１５，１５の間にテンションガイドローラ１６を昇降可能に配設して構成されており、このテンションガイドローラ１６が昇降することによってキャリアフィルム２のテンションを設定値にコントロールするとともに、電極印刷部７におけるキャリアフィルム２の送り量と、セラミックシート切断部１１におけるキャリアフィルム２の送り量との差を吸収するようになっている。
【００３８】
上記セラミックシート切断部１１は、キャリアフィルム２を真空吸引して所定の打ち抜き位置に位置決めを行なうコンベア１１ａと、該コンベア１１ａの上方に配設されたピックアップ機構１８とを備えている。このピックアップ機構１８は、セラミック素子に対応した大きさ，形状を有するヘッド１８ａの各辺に切断刃１８ｂを配設した概略構造のものであり、該ヘッド１８ａが下降することにより各切断刃１８ｂでセラミックグリーンシート３の電極部分を切り抜き、ヘッド１８ａ内に形成された真空吸引孔（不図示）により切り抜いたセラミック素子を吸着保持し、この状態でヘッド１８ａが上昇してキャリアフィルム２から取り出すように構成されている。この取り出したセラミック素子は、別途設けられた不図示の積層部に移送され、該積層部にてセラミック素子を所定数積層する。そして積層された積層体を加熱圧着した後、高温焼成して焼結体を形成し、この焼結体に外部電極を被覆形成して完成品となる。
【００３９】
そして本実施形態の特徴をなす各ガイドロール１５，１６は、以下の構造となっている。この各ガイドローラ１５，１６は同一構造であるので、１つのガイドローラ１５についてのみ説明する。
【００４０】
上記ガイドローラ１５は、図１〜図３に示すように、炭素繊維強化樹脂からなるローラ本体２０の外表面に金属を直接溶射することにより金属溶射層２１を形成して構成されている。上記ローラ本体２０は外径６０〜７０ｍｍφ，肉厚２．５〜５ｍｍからなる円筒体のものであり、これの両端部内にはジャーナル２２，２２が挿入固着されており、該各ジャーナル２２には軸受が嵌合され、不図示の支持部に固定された軸２３が挿入されている。この各ジャーナル２２の外周部には周方向に間隔をあけて軽量化のための肉抜き孔（不図示）が形成されている。
【００４１】
上記金属溶射層２１は、重量比でアルミ７５％，亜鉛２５％の組成を有する低融点金属からなるものであり、厚さは２００μｍに設定されている。この金属溶射層２１は上記低融点金属を厚さが３００μｍとなるように溶射した後、１００μｍ研磨して形成されたものであり、これにより平滑な表面となっている。
【００４２】
上記ガイドローラ１５の両端部には完結円周加工による多数の溝２４が形成されている。この各溝２４はガイドローラ１５の端面から５０ｍｍの長さＬに渡って形成されており、各溝２４の溝深さｄは０．１ｍｍ以上で、溝ピッチｐは２．５ｍｍとなっている。また各溝２４の溝幅ｗは０．７７ｍｍ、溝アールＲは０．８ｍｍ、溝角度θは６０度となっている。ここで、上記溝深さｄは０．１ｍｍ以上とし、溝ピッチｐは溝幅ｗの３倍以上とするのが望ましい。これは溝深さｄを変化させて各種の実験を行ったところ、キャリアフィルム２のスリップ及び蛇行を防止するには溝深さが０．１ｍｍ以上必要であり、また溝ピッチｐは、ガイドローラ１５の表面部が比較的軟らかいアルミ・亜鉛金属で形成されており、しかも溶射という加工特有の被覆構造であることから、溝加工時に欠けが起こり易く、従って上記溝幅ｗの３倍以上確保する必要がある。
【００４３】
上記ガイドローラ１５は、以下の方法でもって製造されたものである。
【００４４】
炭素繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグ（半硬化状態）にしたものを、金型に多数の層をなすように巻き付け、硬化炉にて加熱して熱硬化させることによりローラ本体２０を形成する。このローラ本体２０の両端部にジャーナル２２を挿入するとともにエポキシ接着剤により固着して平面度を確保し、この後、表面に研磨加工を施す。
【００４５】
上述の重量比からなる低融点金属をフレーム溶射によりローラ本体２０の外表面に吹き付け、厚さ３００μｍからなる金属溶射層２１を形成する。この後、金属溶射層２１を厚さが２００μｍとなるように研磨する。この後、上記各溝２４を切削加工し、表面を研磨して仕上げを行なう。
【００４６】
なお、上記溝２４の形状を完結円周形状としたが、本発明はこの形状に限られるものではない。例えば、ガイドローラの左右端部にそれぞれ右ねじ，左ねじ加工によりねじ溝を形成してもよく，あるいはスパイラル加工により溝を形成してもよい。またガイドローラの全長に渡って溝を形成してもよく、何れの場合にもキャリアフィルムのスリップ及び蛇行を防止できる。
【００４７】
次に本実施形態の製造装置１による積層型セラミック電子部品の製造方法について説明する。
【００４８】
ガイドローラ１３が回転駆動することにより供給部５からキャリアフィルム２をセラミックグリーンシート３とともに送り出す。まず第１撮像部６にてセラミックグリーンシート３の傷やクラックが検出され、この情報がコントローラ１４に記憶される。セラミックグリーンシート３が電極印刷部７に搬送されるとセラミックグリーンシート３の上面に所定ピッチでもって電極がスクリーン印刷される。この場合、上記傷やクラックが検出された部分には電極の印刷は実施されない。次いで第２撮像部８にて各電極のずれ等が検出され、この情報がコントローラ１４に記憶される。
【００４９】
続いてセラミックグリーンシート３が乾燥部９に搬送され、ここで電極の乾燥が行われ、セラミックシート切断部１１に搬送される。この切断部１１にてセラミックグリーンシート３の電極部分を切り抜いてセラミック素子をキャリアフィルム２から取り出し、別途設けられた積層部に移送する。この場合、切断部１１でのキャリアフィルム２の送り量と、これより上流側の印刷部６でのキャリアフィルム２の送り量との差をテンションガイドローラ１６が昇降することによって吸収する。また上記電極のずれ等が検出されると、このずれに応じてヘッド１８ａの位置補正が行われる。そして切断部１１にて打ち抜かれたセラミックグリーンシートの残りはキャリアフィルム２とともに巻取り部１２に回収される。
【００５０】
上記積層部にてセラミック素子が順次積層され、所定層の積層体が形成される。この積層体を加熱圧着した後、高温焼成し、これにより得られた焼結体に外部電極を被覆形成する。このようにして積層型セラミック電子部品が自動的に製造される。なお、かかる電子部品の製造装置及び製造方法については上述の特許公報第２５０４２７７号に詳細に記載されている。
【００５１】
本実施形態にかかる製造装置１によれば、セラミックグリーンシート３が敷設されたキャリアフィルム２を搬送するガイドローラ１５，１６を、炭素繊維強化樹脂からなるローラ本体２０の外表面に厚さ３００μｍ以下の金属溶射層２１を形成して構成したので、金属溶射層２１に割れや剥離を生じさせることなくローラ本体２０との密着性を高めることができ、これにより炭素繊維強化樹脂に金属を直接溶射することができ、従来の下地処理を省略できる。その結果、製造工数を削減して生産性を向上できるとともに、ローラ重量をさらに軽減できる。ちなみに、本実施形態のガイドローラは従来のアルミ製ローラに比べて重量を約３５％に軽減することが可能である。
【００５２】
また炭素繊維強化樹脂からなるローラ本体２０に金属溶射層２１を直接形成したので、ガイドローラ１５，１６の機械的剛性を確保しながら大幅な軽量化が達成でき、搬送速度の高速化に対応できるとともに、キャリアフィルム２とのスリップを防止でき、送りの立ち上がり時及び停止時の応答性を向上できる。
【００５３】
本実施形態では、金属溶射層２１をアルミ，亜鉛からなる低融点金属材料により構成したので、溶射温度を低くすることができ、ローラ本体２０への密着性をさらに向上できるとともに耐腐食性を向上できる。
【００５４】
また上記金属溶射層２１の表面に研磨加工を施したので、ロール表面を平滑にでき、搬送中にキャリアフィルム２が傷ついたり，空回りしたりするのを確実に防止できる。
【００５５】
本実施形態では、各ガイドローラ１５，１６の両端部に多数の溝２４を形成し、溝深さｄを０．１ｍｍ以上とするとともに、溝ピッチｐを溝幅ｗの３倍以上としたので、キャリアフィルム２のスリップ及び蛇行を確実に防止でき、長時間に渡って安定した搬送を行なうことができる。
【００５６】
なお、上記実施形態では、セラミック電子部品の製造装置に適用した場合を説明したが、本発明のガイドローラはこれに限られるものではなく、例えばプラスチックフィルム，あるいは紙製シートを搬送するようにしたガイドローラにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による搬送用ガイドローラの断面図である。
【図２】上記ガイドローラの溝部分の正面図である。
【図３】上記ガイドローラの溝部分の拡大図である。
【図４】上記ガイドローラが採用された積層型セラミック電子部品の製造装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１セラミック電子部品の製造装置
２キャリアフィルム
３セラミックグリーンシート
７電極印刷部
９乾燥部
１１セラミックシート切断部
１５，１６ガイドローラ
２０ローラ本体
２１金属溶射層
２４溝
ｄ溝深さ
ｐ溝ピッチ
ｗ溝幅

Claims

繊維強化樹脂からなるローラ本体の外表面に下地処理を行うことなく厚さ５０〜１０００μｍの金属溶射層のみを直接形成し、該金属溶射層が、２００℃〜１０００℃の融点を有し、アルミに亜鉛を含有する低融点金属からなることを特徴とするガイドローラ。
請求項１において、上記低融点金属が、重量比でアルミ７５％，亜鉛２５％の組成を有することを特徴とするガイドローラ。
請求項１又は２において、上記金属溶射層の外表面に研磨加工が施されていることを特徴とするガイドローラ。
請求項１ないし３の何れかにおいて、上記ローラ本体の金属溶射層の少なくとも両端部に周方向に延びる多数の溝が形成されていることを特徴とするガイドローラ。
請求項４において、上記溝の深さが０．１ｍｍ以上，溝の幅が０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであり、各溝のピッチが溝幅の３倍以上であることを特徴とするガイドローラ。
繊維強化樹脂からなるローラ本体の外表面に下地処理を行うことなく厚さ５０〜１０００μｍの金属溶射層のみを直接形成したガイドローラを用い、セラミックグリーンシートが敷設された帯状のキャリアフィルムを搬送するように構成され、電極印刷部，乾燥部，セラミックシート切断部のうち少なくとも１つを備えていることを特徴とするセラミック電子部品の製造装置。
請求項６において、上記キャリアフィルムを搬送するように構成された搬送駆動部を備えていることを特徴とするセラミック電子部品の製造装置。
繊維強化樹脂からなるローラ本体の外表面に下地処理を行うことなく厚さ５０〜１０００μｍの金属溶射層のみを直接形成したガイドローラにより、セラミックグリーンシートが敷設されたキャリアフィルムを電極印刷部に搬送することにより上記セラミックグリーンシートに電極を形成することを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。
請求項８において、上記キャリアフィルムをセラミックシート切断部に搬送することによりセラミックシートを切断することを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。