JPH1083762A - シャドウマスクの洗浄装置、これを用いたシャドウマスクの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開孔寸法、形状のばらつきを抑えて、むら品
位のすぐれたシャドウマスクを製造することができる洗
浄装置を得ることを目的とする。 【解決手段】 本洗浄装置は、キャビテーションを発生
して急速に液置換を行う液置換部２１と、シール部２２
とから主としてなる。液置換部２１は上側液置換部２２
と下側液置換部２３とが帯状金属薄板７を挟んで対向す
るように配置されてなり、液置換部２２を挟んで金属薄
板７の搬送方向両側には前段シール部２４ａと後段シー
ル部２４ｂとが位置している。前段、後段シール部２４
ａ，２４ｂはそれぞれ金属薄板を挟むように配置された
ローラー２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂからなってい
る。シール部はエッチング抑制液が搬送方向前後に漏れ
出して、急速な液置換が行われる前にエッチングが再進
行するのを防止している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カラー受像管用
シャドウマスクの製造装置および製造方法に係り、特に
洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シャドウマスク型カラー受像管は、図１
２に示すように、外囲器を構成するパネル１の内面に設
けられた３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン２から
所定間隔離れて、その内側に多数の開孔が所定の配列・
形状で形成された色選別電極としてのシャドウマスク３
が配置されている。このシャドウマスク３により、電子
銃４から放出された３電子ビーム５が、それぞれ所定の
蛍光体層に正しくランディングするように選別してい
る。蛍光体スクリーンは、蛍光体ドット（又は蛍光体ス
トライプ）の間を埋めるブラックマトリックスを有し、
このブラックマトリックスは電子ビームのランディング
誤差の吸収やコントラスト向上に寄与している。また、
シャドウマスク３には、大別して開孔形状が円形のもの
と、矩形状のものとがあり、文字や図形などを表示する
カラーディスプレイ管には、開孔が円形のシャドウマス
クが用いられ、一般家庭で使用されるカラー受像管に
は、開孔が矩形状のシャドウマスクが主として用いられ
ている。

【０００３】ところで、近年、カラーディスプレイ管に
ついては、高精細化、高品質化が強く要求されており、
それに伴って、シャドウマスクの開孔寸法の微細化、開
孔寸法のばらつきの低減化が図られている。これは、カ
ラー受像管においては一般的に、画像を表示する蛍光体
スクリーンがシャドウマスクをフォトマスクとして写真
印刷法により形成されるため、その蛍光体スクリーンを
構成するブラックマトリックスのマトリックスホールや
ドット状の３色蛍光体層の寸法、形状がシャドウマスク
の開孔寸法、形状に大きく依存してしまうことにより、
シャドウマスクの開孔寸法、形状のばらつきが表示され
る画像のむらとなって現れ、画像品位を損なうためであ
る。

【０００４】従来より、上記シャドウマスクの開孔は、
フォトエッチング法により形成されており、特に高精細
化、高品質化が要求されるディスプレイ管用シャドウマ
スクについては、下記のような２段エッチング法により
形成されているのが一般的である。

【０００５】すなわち、カラーディスプレイ管用シャド
ウマスクは、アンバー材（Ｆｅ−３６ｗｔ％Ｎｉ）やア
ルミキルド鋼などの金属薄板を基材とし、圧延油や防錆
油などの脱脂を目的として脱脂洗浄が行われ、図１３
（ａ）に示すように、上記金属薄板７の両面にカゼイン
系や変成ＰＶＡ系などの感光剤を塗布、乾燥して感光膜
８を形成する（感光膜形成工程）。

【０００６】次に同（ｂ）に示すように、この両面の感
光膜８にシャドウマスクの開孔の電子銃側の小開孔に対
応するパターンが形成された原版９ａ、および蛍光体ス
クリーン側の大開孔に対応するパターンが形成された原
版９ｂからなる一対の原版９ａ，９ｂを密着して露光
し、これら原版９ａ，９ｂのパターンを焼付ける（露光
工程）。このとき、露光光量の面内ばらつきが感光膜の
パターン抜け寸法に影響するため、露光光量が所定の範
囲に制御される。

【０００７】次にこのパターンを焼付けられた両面の感
光膜８を水あるいは水とアルコールからなる現像液を用
いて現像し、未感光部を除去し、同（ｃ）に示すよう
に、上記一対の原版のパターンに対応するパターンから
なるレジスト１０ａ，１０ｂを形成する（現像工程）。

【０００８】その後、同（ｄ）に示すように、上記レジ
スト１０ｂの形成された面側にポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）やキャスティングポリプロピレン（ＣＰ
Ｐ）などの耐エッチング性樹脂フィルムに粘着剤を塗工
してなる保護フィルム１１ｂを貼着し、上記レジスト１
０ａの形成された面側を塩化第２鉄溶液をエッチング液
としてエッチングし、このレジスト１０ａの形成された
面側にシャドウマスクの電子銃側の小開孔を構成する小
凹孔１２ａを形成する（第１エッチング工程）。

【０００９】次に上記レジスト１０ｂの形成された面側
に貼着された保護フィルム１１ｂを取除き、さらに同
（ｅ）に示すように、上記小凹孔の形成された面側のレ
ジストを剥離した後水洗し、この小凹孔の形成された面
及びその小凹孔内にニスを塗布、乾燥して耐エッチング
層１３を形成する。さらにこの耐エッチング層１３上に
保護フィルム１１ａを貼着する（耐エッチング層形成工
程）。

【００１０】そしてレジスト１０ｂの形成された面側を
エッチング液によりエッチングして、このレジスト１０
ｂの形成された面側にシャドウマスクの蛍光体スクリー
ン側の大開孔を構成する大凹孔１２ｂを形成する（第２
エッチング工程）。

【００１１】次に上記保護フィルム１１ａを取除き、そ
の後、アルカリ水溶液により、大凹孔１２ｂの形成され
た面側のレジスト１０ａ及び上記小凹孔の形成された面
側の耐エッチング層１３を剥離除去して、同（ｆ）に示
すように、小凹孔１２ａと大凹孔１２ｂとが連通した開
孔１４を形成する（仕上げ工程）。

【００１２】このような方法によってシャドウマスクを
製造するが、得られたシャドウマスクの開孔寸法、形状
にばらつきが生じるという問題がある。これには次のよ
うな幾つかの要因がある。

【００１３】第１は、エッチング終了後の洗浄時に凹孔
１２ａ，１２ｂ内に残留するエッチング液によりエッチ
ングが再進行することによるものである。すなわち、上
記方法により凹孔１２ａ，１２ｂを形成すると、例えば
大凹孔１２ｂについては図１４に示すように、サイドエ
ッチングによりレジスト１０ｂの開孔径Ｄr よりも凹孔
１２ｂの開孔径Ｄe が大きくなり、その結果、凹孔１２
ｂの開孔周辺にレジスト１０ｂの庇部１５ができ、この
庇部１５の内側に比較的多量のエッチング液１６が付着
残留するようになる。このように凹孔１２ａ，１２ｂ内
に残留するエッチング液は、エッチング終了後、洗浄水
をスプレーしても、短時間に洗浄水と置換することはで
きず、かつこの洗浄水の置換速度がすべての凹孔につい
て均一とならない。一方、塩化第２鉄溶液からなるエッ
チング液は、図１５に曲線１８で示すように、金属薄板
のエッチングに用いられるときの濃度（図中、破線で示
す濃度）よりも低い濃度でエッチング速度が速くなる。
そのため、エッチング終了後の水洗により希釈された低
濃度の塩化第２鉄溶液に長時間さらされると、開孔寸法
が変化し、かつその開孔寸法、形状にばらつきを生じて
しまう。

【００１４】第２は、金属薄板自体の清浄度であり、こ
の清浄度は感光膜形成前、感光膜剥離後で特に問題にな
り、感光膜形成前においては、感光膜と金属薄板との十
分な密着性が得られないおそれがあり、感光膜剥離後に
おいては、耐エッチング層を形成する際のニスの塗布、
充填が不均一になって耐エッチング層と金属薄板との十
分な密着性が得られないおそれがある。特に、感光膜剥
離後の清浄度がその次工程に耐エッチング層を形成する
場合に問題となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
シャドウマスクの製造方法では種々の目的で洗浄工程が
設けられており、金属薄板の付着物を液置換しながら次
工程の作業を行っている。例えばエッチング終了後にお
いては、金属薄板に付着残留するエッチング液をスプレ
ー水洗により除去している。しかし、このスプレー水洗
によるエッチング液の除去では、エッチングにより形成
された凹孔が水洗により希釈されたエッチング速度の速
い低濃度のエッチング液に長時間さらされ、開孔寸法が
変化し、かつその開孔寸法、形状にばらつきが生じ、む
ら品位の優れたシャドウマスクが得られないという問題
がある。また、エッチング後の水洗に限らず金属薄板の
洗浄が十分に行われないがために、感光膜の形成や２段
エッチング法における耐エッチング層の形成が不十分と
なって、開孔寸法、形状にばらつきが生じ、むら品位の
すぐれたシャドウマスクが得られないという問題もあ
る。

【００１６】これに対し、エッチング終了後の水洗方法
として、スプレー水洗ではなく水槽に浸漬する方法があ
るが、製造ラインにおける洗浄装置の設置スペースや使
用水量が限られている場合には採用し難い。

【００１７】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたものであり、シャドウマスクの開孔寸法、形状
のばらつきを抑え、むら品位のすぐれたシャドウマスク
を製造することができる洗浄装置、製造装置及び製造方
法を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、略水平に保持された状態で長手方向に沿
って搬送される帯状金属薄板の表面に付着している付着
物を前記帯状金属薄板に対して不活性な液と置換するシ
ャドウマスクの洗浄装置に関するものである。本発明に
よる洗浄装置は、帯状金属薄板の上面及び下面に前記不
活性な液を噴出して前記金属薄板の表面近傍にキャビテ
ーションを発生させて急速な液置換を行う液置換部と、
前記帯状金属薄板の位置を規制するとともに、急速な液
置換が行われる領域を規制して前記不活性な液の搬送方
向前段側への漏出を防止するシール部と、を具備するこ
とを特徴としている。

【００１９】このような洗浄装置によると急速に液置換
される領域をシール部によって規制しながら、キャビテ
ーションの作用によって洗浄を行うので、搬送される帯
状金属薄板を均一に洗浄することができる。

【００２０】また、液置換部は、複数の噴射ノズルが搬
送方向と略直交して配置されてなり、前記帯状金属薄板
の上面側に前記不活性な液を高圧噴射する第１の噴射部
と、複数の噴射ノズルが搬送方向と略直交して配置され
てなり、前記帯状金属薄板の下面側に前記不活性な液と
空気とを高圧噴射する第２の噴射部とを具備することを
特徴としている。

【００２１】また、シール部は、前記液置換部の前段側
に位置して前記帯状金属薄板を挟む一対の前段ローラー
と、前記液置換部の後段側に位置して前記帯状金属薄板
を挟む一対の後段ローラーとを具備することを特徴とす
る。

【００２２】前記不活性な液としては、水、塩化ニッケ
ル水溶液、塩化マンガン水溶液、塩化第１鉄水溶液、ア
ルコールから選択された１または２以上の混合液を用い
ることができる。そして、前記不活性な液の置換速度を
５％／秒以上としたことを特徴とする。

【００２３】さらに、本発明は、上記洗浄装置を備えた
シャドウマスクの製造装置である。すなわち、レジスト
パターンが形成された帯状金属薄板をその長手方向に略
水平状態で搬送させる搬送装置と、前記帯状金属薄板を
エッチングするエッチング装置と、前記レジストパター
ンを剥離する剥離装置と、前記帯状金属薄板の表面に付
着した付着物を前記帯状金属薄板に対して不活性な液と
置換する洗浄装置と、を備えたシャドウマスクの製造装
置において、前記洗浄装置に上述した本発明の洗浄装置
を用いている。また、上述した洗浄装置を用いることを
特徴とするシャドウマスクの製造方法である。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。

【００２５】まず、本発明のシャドウマスク洗浄装置の
構造を図１及び図２に示す。図１は本洗浄装置を斜めか
ら見た模式図であり、図２は本洗浄装置の断面構造を示
すものである。本発明のシャドウマスク洗浄装置は、金
属薄板に対して不活性な液を噴出して細かい均一な気泡
であるキャビテーションを金属薄板の表面近傍に発生さ
せて、このキャビテーションを利用することによって付
着物を急速に液置換するものである。

【００２６】図示するように、本洗浄装置２０は、キャ
ビテーションを発生して急速に液置換を行う液置換部２
１と、シール部２４とから主としてなる。液置換部２１
は上側液置換部２２と下側液置換部２３とが帯状金属薄
板７を挟んで対向するように配置されてなり、また、液
置換部２２を挟んで金属薄板７の搬送方向（図中に矢印
で示す方向）両側には前段シール部２４ａと後段シール
部２４ｂとが位置している。前段、後段シール部２４
ａ，２４ｂはそれぞれ金属薄板を挟むように配置された
ネオプレーンゴムからなる一対のローラー２５ａ，２５
ｂ，２６ａ，２６ｂからなっている。

【００２７】シール部２４ａ，２４ｂはキャビテーショ
ン発生よる急速な液置換が行われている領域の両端に配
置されており、ａ）金属薄板の上部に液溜りを設けるこ
と、ｂ）キャビテーションの発生による金属薄板のばた
つきを防止すること、及びｃ）液がキャビテーション発
生領域外に漏れたり、はねたりすることを防止すること
を目的として設けられている。特にエッチング終了後の
洗浄に用いる場合は、金属薄板に付着しているエッチン
グ液が活性化されて再度エッチングが進行するおそれが
あるため、ｃ）の目的が重要視され、このような用途の
場合は、前段シール部２４ａは液置換部２１に近い方が
望ましい。これは、液置換部２１と前段シール部２４ａ
との距離が大きいと金属薄板７の搬送方向前後に流れた
エッチング抑制液（エッチング終了後の洗浄の場合にお
ける不活性な液のことを、本明細書ではこのように称す
る）によって残留エッチング液が希釈されてしまい、液
置換される前にエッチングの再進行が生じてしまうから
である。

【００２８】また、金属薄板の搬送を妨げることなく液
漏れを防ぐためには、シール部にはローラーを用いるの
が望ましいが、エアーナイフを用いることによってもシ
ールすることができる。ただし、エアーナイフの場合は
構造が複雑になる欠点がある。液置換部２１との距離を
小さくするためにはローラー径を小さくすることが望ま
しいが、液はねを防止するためにはローラー径は大きい
方が望ましい。また、特に上側に位置するローラー重量
は液漏れを防ぐためには重い方がよいが、ローラーの回
転が阻害され、金属薄板に傷を発生させる場合もある。
このような場合、ローラーにドライブを設け、金属薄板
の走行と同期させることで防止することができる。従っ
て、ローラー径やローラー重量はこれらを考慮して適宜
決定すればよい。

【００２９】液置換部２１は、図２に示すように、金属
薄板７を挟んで対向する上側液置換部２２と下側液置換
部２３とからなる。上側液置換部２２は、複数の噴射ノ
ズル３２が搬送方向と略直交して配置されてなり、帯状
金属薄板７の上面側に不活性な液２９を高圧噴射する第
１の噴射部３０を有している。下側液置換部２３は、液
槽３４と、液槽３４の下部に設けられ、複数の噴射ノズ
ル４４が搬送方向と略直交して配置されてなり、帯状金
属薄板７の下面側に不活性な液２９と空気とを高圧噴射
する第２の噴射部４０とを有している。

【００３０】第１の噴射部３０は、中空体３１の下側に
多数の噴射ノズル３２が設けられた構造であり、この中
空体３１に高圧の水を供給することにより、噴射ノズル
３２から噴射された高圧の液２９が金属薄板７の上部に
溜まった液４８の水面付近の空気を巻き込み、均一で細
かいキャビテーションを発生させることができる。

【００３１】第２の噴射部４０もまた中空体４１にて構
成されている。中空体４１の中には噴射ノズル４４が第
２の噴射部４０ごとに上側に突出して多数設けられてお
り、噴射ノズル４４に対応した開孔４３が多数設けられ
ており、中空体４１には空気が供給される構造となって
いる。また、配管４２には高圧の水が供給され、噴射ノ
ズル４４から高圧水を噴射するようになっている。この
第２の噴射部４０の開孔部で高圧水が空気を巻き込んで
噴射され、金属薄板の下面に向けてキャビテーションを
発生する。

【００３２】また、液置換部の前後には可変可能なスリ
ット２７が設けられており、液溜りの量を規制すること
ができる。

【００３３】このように、本洗浄装置では、高圧水が効
率良く空気を巻き込んで均一できめの細かなキャビテー
ションを発生させ、金属薄板の上下面での付着物の液置
換を高速で均一に行うことができる。また、シール部が
設けられているため、シール部で規制された範囲内で均
一な液置換を可能にしている。特にエッチング後におい
ては、金属薄板に凹部が形成されているが、キャビテー
ションの利用によって金属薄板に対して不活性な液が凹
部内にも回り込むので、急速かつ効率的な液置換を可能
としている。

【００３４】また、レジスト厚を薄くすればエッチング
後に生じるレジストの庇部をキャビテーションの作用に
より破壊することもでき、さらに置換効率を挙げること
も可能である。

【００３５】また、従来のスプレー洗浄では比較的長い
時間の洗浄を要し、そのためにスプレーノズルを搬送方
向に沿って何段も配置しているため設置スペースや使用
水量がかなり費やされていたが、本洗浄装置によると、
設置スペース、水量ともに半減することも可能である。

【００３６】本洗浄装置は、シャドウマスクの製造工程
におけるエッチング工程後の洗浄工程、レジスト剥離後
の洗浄工程などに用いることができ、このような洗浄工
程に用いることによって、品位の優れたシャドウマスク
を提供することのできる製造方法及び製造装置となる。

【００３７】なお、本発明は、金属薄板を両面から同時
にエッチングして開孔を形成する同時エッチング法、及
び片面から別々にエッチングして開孔を形成する２段エ
ッチング法のいずれにも適用され、特に、エッチング終
了後の洗浄では、金属薄板に付着する塩化第２鉄溶液か
らなるエッチング液を、金属薄板に対して不活性なエッ
チング抑制液を用いて可及的に速やかに置換することが
できる。そのエッチング抑制液としては、冷水、塩化ニ
ッケル水溶液、塩化マンガン水溶液、塩化第１鉄水溶
液、アルコールから選択された１または２以上の混合液
が用いられる。

【００３８】これらエッチング抑制液の抑制作用とし
て、図３に水、塩化ニッケル、溶液及び塩化マンガン溶
液を用いた場合の塩化第２鉄溶液の濃度（重量％）変化
と金属薄板に対するエッチング率（相対強度）との関係
を示す。曲線５１が水、曲線５２が塩化ニッケル溶液、
曲線５３が塩化マンガン溶液を用いた場合である。曲線
５１において５１ａは５１ｂは液温が低い場合である。
水に比べて塩化ニッケル、塩化マンガンの抑制作用は大
きく、特に塩化マンガンの作用が大きいことが示されて
いる。これは、塩化マンガンの溶解度が塩化ニッケルに
比べて大きく多量に溶解すること、イオン化傾向がニッ
ケルや鉄に比べてマンガンの方が大きいことによるもの
と考えられる。従って、このようなエッチング抑制液に
より金属薄板に付着するエッチング液を置換することに
より、希釈エッチング液による速度の速いエッチングを
抑制することができる。

【００３９】なお、塩化ニッケル溶液や塩化マンガン溶
液を用いた場合、これらエッチング抑制液で置換した
後、さらに水によるリンスが必要となるので、工程が複
雑になってしまう。この場合、図３からわかるように、
水は塩化ニッケルや塩化マンガン溶液に比べて抑制効果
は小さいが、水温を下げた水であれば有効であることが
わかる。通常エッチング液の液温は５０℃〜７０℃であ
るので、常温（２０℃〜２５℃）の水でも、エッチング
液の温度を下げてエッチング液の反応速度を遅くし、５
％／秒以上の早い置換速度で置換することにより、エッ
チング液との接触時間を短縮して、エッチング速度の速
い希釈エッチング液による再エッチングを抑制すること
ができる。

【００４０】本発明の洗浄装置をエッチング後、金属薄
板に付着するエッチング液の液置換に用いた場合、エッ
チングにより形成された開孔や凹孔内に残留するエッチ
ング液を５％／秒以上の速い速度でエッチング抑制液と
置換することができ、エッチング速度の速い希釈エッチ
ング液との接触時間を短縮して、開孔寸法の変化、開孔
寸法、形状のばらつきを抑えて、むら品位のすぐれたシ
ャドウマスクを製造することができる。また、エッチン
グ後以外の洗浄に用いた場合も、キャビテーションの利
用によって高速かつ効率的な洗浄ができる。

【００４１】以下、この発明の実施の形態を実施例に基
づいて説明する。

【００４２】

【実施例１】本発明によるシャドウマスクの製造方法の
一例として、板厚０．１２mmのアンバー材からなる金属
薄板をシャドウマスク基材として、２段エッチング法に
より開孔を形成する方法を示す。図４は２段エッチング
工程の全体的流れを示し、図５は金属薄板の断面形状の
変化を示す図である。なお、図４中で二重枠になってい
る洗浄工程に本発明の洗浄装置を用いている。

【００４３】まず、帯状金属薄板の表面に付着する圧延
油や防錆油をアルカリ系の脱脂液を用いてスプレー洗浄
（脱脂工程）した後、図１に示す洗浄装置を用いて水温
２５℃の工水を、液圧５〜１５kg／cm² 、空気圧５kg／
cm² 、空気流量０．２Nm／min で噴射して水洗し（洗浄
工程）、乾燥した後、図５（ａ）に示すように、この金
属薄板７の両面に、カゼイン、重クロム酸塩を主成分と
する感光剤を塗布、乾燥して、厚さ数μｍの感光膜８を
形成する（感光膜形成工程）。

【００４４】この時、脱脂、水洗後の金属薄板の清浄度
を、水滴の接触角及びＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）による
元素分析により調べた結果を図６に示す。図６におい
て、曲線６１は水による表面接触角であり、曲線６２は
及び６３はそれぞれＦｅのピーク強度に対するＣ及びＮ
ａのピーク強度の相対値、すなわちＣ／Ｆｅ、Ｎａ／Ｆ
ｅを示す。Ｃ／Ｆｅは油成分及び脱脂剤中のキレート剤
成分の除去度合いを表し、Ｎａ／Ｆｅは脱脂剤の除去度
合いを表す。図６に示すように、本実施例による金属薄
板の清浄度は液圧５〜１５kg／cm² の範囲で従来方法に
よる洗浄に比べて大幅に向上している。

【００４５】次に図５（ｂ）に示すように、この両面の
感光膜８にシャドウマスクの開孔の電子銃側の小開孔に
対応するドットパターンが形成された原版９ａ、及び蛍
光体スクリーン側の大開孔に対応するドットパターンが
形成された原版９ｂからなる一対の原版９ａ，９ｂを密
着して露光し、これら原版９ａ，９ｂのパターンを焼付
ける（露光工程）。

【００４６】次にこのパターンを焼付けられた両面の感
光膜８を現像して未感光部を除去し、同（ｃ）に示すよ
うに、上記一対の原版９ａ，９ｂのパターンに対応する
ドットパターンからなるレジスト１０ａ，１０ｂを形成
する（現像工程）。このようにしてレジストが形成され
た帯状金属薄板は一旦ロール状に巻き取られ、ロールの
状態で次のエッチング工程へと移動する。

【００４７】エッチング工程は、レジストの形成された
ロール状の帯状金属薄板を搬送装置によって巻き出しな
がら行われる。まず、図５（ｄ）に示すように、上記レ
ジスト１０ｂの形成された面側に、ポリエチレン・テレ
フタレート（ＰＥＴ）樹脂などからなる保護フィルム１
１ｂを貼着し（保護フィルム貼付工程）、エッチング装
置によって上記レジスト１０ｂの形成された面側に、液
温７０℃、比重１．５１０の塩化第２鉄溶液からなるエ
ッチング液をスプレーして、このレジスト１０ａの形成
された面側にシャドウマスクの電子銃側の小開孔を構成
する小凹孔１２ａを形成する（第１エッチング工程）。

【００４８】そしてこの第１のエッチング終了後、図１
の装置を用いて不活性なエッチング抑制液として水温２
５℃の工水を、液圧５〜１５kg／cm² 、空気圧５kg／cm
² 、空気流量０．２Nm／min で噴射して水洗し、金属薄
板７の表面、特に上記小凹孔１２ａ内に残留するエッチ
ング液２４を工水と急速に置換して、同（ｅ）に示すよ
うに、金属薄板７の表面、特に小凹孔１２ａ内に残留す
るエッチング液を除去する（洗浄工程）。

【００４９】すなわち、上記のようにエッチングにより
凹孔１２ａを形成すると、凹孔１２ａの開孔径は、サイ
ドエッチングの進行によりレジスト１０ａの開孔径より
も大きくなり、レジスト１０ａの庇部ができ、この庇部
の内側に比較的多量のエッチング液１６が残留するよう
になる。一方、上記のように庇部ができると、従来おこ
なわれていたエッチング後のスプレーによる水洗では、
上記庇部の内側に残留するエッチング液を急速に希釈除
去することができず、図１５に示したエッチング速度の
速い希釈エッチング液に長時間さらされ、開孔寸法、形
状のばらつきをもたらす。しかし、この実施例１のよう
に図１に示す装置を用いると、金属薄板に残留するエッ
チング液を５％／秒以上と速い速度で置換でき、希釈エ
ッチング液による開孔寸法、形状のばらつきを抑えるこ
とができる。

【００５０】次にレジスト剥離装置に通し、アルカリ水
溶液により、上記小凹孔１２ａの形成された面側のレジ
スト１０ａを剥離除去し（レジスト剥離工程）、図１の
装置を用いて水温２５℃の工水を、液圧５〜１５kg／cm
² 、空気圧５kg／cm² 、空気流量０．２Nm／min で噴射
して水洗し（洗浄工程）、乾燥後、上記レジスト１０ｂ
の形成された面側に貼着された保護フィルム１１ｂを取
除く（保護フィルム剥離工程）。その後、同（ｆ）に示
すように、上記小凹孔の形成された面及びその小凹孔内
に耐エッチング性のＵＶ硬化型樹脂を塗布充填し、高圧
水銀ランプを用いた硬化装置で硬化し、耐エッチング層
１３を形成する（耐エッチング層形成工程）。さらにこ
の耐エッチング層１３上にＰＥＴ樹脂などからなる保護
フィルム１１ａを貼着する（保護フィルム貼付工程）。

【００５１】この時、レジスト剥離後に水洗された金属
薄板の清浄度を、水滴の接触角及びＸＰＳ（Ｘ線光電子
分光）による元素分析により調べた結果を図７に示す。
図７において、曲線７１は水による表面接触角であり、
曲線７２、７３及び７４はそれぞれＦｅのピーク強度に
対するＣ、Ｎ及びＮａのピーク強度の相対値、即ちＣ／
Ｆｅ、Ｎ／Ｆｅ、Ｎａ／Ｆｅを示す。Ｃ／Ｆｅ及びＮ／
Ｆｅはレジスト成分の除去度合いを表し、Ｎａ／Ｆｅは
剥離液成分の除去度合いを表す。図７に示すように、本
実施例による金属薄板の清浄度は液圧５〜１５kg／cm²
の範囲、特に７〜１０kg／cm² の範囲で従来方法による
洗浄に比べて大幅に向上している。

【００５２】その後、図５（ｇ）に示すように、レジス
ト１０ｂの形成された面側に液温７０℃、比重１．５１
０の塩化第２鉄溶液からなるエッチング液をスプレーし
て、このレジスト１０ｂの形成された面側にシャドウマ
スクの蛍光体スクリーン側の大開孔を構成する大凹孔１
２ｂを形成する（第２エッチング工程）。

【００５３】そしてこの第２のエッチング終了後、第１
エッチング工程終了時と同様に図１の装置を用いて、同
（ｈ）に示すように、大凹孔１２ｂ内に残留するエッチ
ング液を除去する（洗浄工程）。

【００５４】この後、上記他方の面側に貼着された保護
フィルム１１ａを取除き（保護フィルム剥離工程）、そ
の後、アルカリ水溶液により、大凹孔１２ｂの形成され
た面側のレジスト１０ａおよび上記小凹孔側の耐エッチ
ング層１３を剥離除去し（レジスト／耐エッチング層剥
離工程）、さらに水洗、乾燥して、同（ｉ）に示すよう
に、小凹孔１２ａと大凹孔１２ｂとが連通した開孔１４
を形成する。その後、開孔が形成されたシャドウマスク
を帯状金属薄板から切り離してフラットマスクが完成す
る（ピックオフ工程）。

【００５５】このような製造方法で得られたシャドウマ
スクに関し、図８に示した小孔１２ａと大孔１２ｂの連
通部によって規定される開孔径Ｄの設定が１１５μｍの
シャドウマスクを製造した場合の開孔径Ｄのばらつき３
σと、むら品位を、従来の方法により製造されたシャド
ウマスクと比較した結果を図９に示す。なお、この比較
において、本発明のシャドウマスクの洗浄装置の液圧
は、感光膜形成工程と耐エッチング層形成工程において
は７kg／cm² 、エッチング終了後の残留エッチング液の
除去においては７．５kg／cm² である。また、図９にお
いて曲線８１はシャドウマスクの開孔径Ｄを測長器を用
いて１００点測定して求めた開孔径のばらつき３σを、
曲線８２は色温度５７００Ｋの蛍光灯を用いたライトボ
ックス上にシャドウマスクを置いて、西華産業（株）製
のむら検査装置を用い、むら率（相対値であり、数字が
大きい程むらレベルが悪い）で表示したむら品位を表
す。図９から明らかなように、実施例１の方法により製
造されたシャドウマスクは開孔径Ｄのばらつきが小さ
く、むら品位が大幅に向上していることがわかる。

【００５６】なお、図６、図７及び図９で示す従来の水
洗方法では液圧を上げても水の使用量が増えるだけで本
発明のような効果は得られない。

【００５７】

【実施例２】上記実施例１では、２段エッチング法によ
りシャドウマスクの開孔を形成する場合について説明し
たが、この発明の実施の形態におけるエッチング液の置
換は、図１０（ａ）ないし（ｆ）に示すように、金属薄
板の両面を同時にエッチングして開孔を形成する場合に
も適用して、ほぼ同様の効果が得られる。

【００５８】本実施例では、板厚０．２５mmのアンバー
材を用いて、開孔形状が矩形の大型の民生用カラー受像
管のシャドウマスクを製造する場合について説明する。

【００５９】まず、帯状金属薄板の表面に付着する圧延
油や防錆油をアルカリ系の脱脂液を用いてスプレー洗浄
した後、図１に示す洗浄装置を用いて水温２５℃の工水
を、液圧１０kg／cm² 、空気圧５kg／cm² 、空気流量
０．２Nm／min で噴射して水洗し（洗浄工程）、乾燥し
た後、図１０（ａ）に示すように、この金属薄板７の両
面に、カゼイン、重クロム酸塩を主成分とする感光剤を
塗布、乾燥して、厚さ数μｍの感光膜８を形成する（感
光膜形成工程）。

【００６０】次に図１０（ｂ）に示すように、この両面
の感光膜８にシャドウマスクの開孔の電子銃側の小開孔
に対応するパターンが形成された原版９ａ、及び蛍光体
スクリーン側の大開孔に対応するパターンが形成された
原版９ｂからなる一対の原版９ａ，９ｂを密着して露光
し、これら原版９ａ，９ｂのパターンを焼付ける（露光
工程）。

【００６１】次にこのパターンを焼付けられた両面の感
光膜８を現像して未感光部を除去し、同（ｃ）に示すよ
うに、上記一対の原版９ａ，９ｂのパターンに対応する
ドットパターンからなるレジスト１０ａ，１０ｂを形成
する（現像工程）。このようにしてレジストが形成され
た帯状金属薄板は一旦ロール状に巻き取られ、ロールの
状態で次のエッチング工程へと移動する。

【００６２】エッチング工程は、レジストの形成された
ロール状の帯状金属薄板を搬送装置によって巻き出しな
がら行われる。まず、図１０（ｄ）に示すように、エッ
チング装置を通すことによって、上記レジスト１０ａ，
１０ｂの形成された両面より、液温７０℃、比重１．５
１０の塩化第２鉄溶液からなるエッチング液をスプレー
して、このレジスト１０ａの形成された面側にシャドウ
マスクの電子銃側の小開孔を構成する小凹孔１２ａと、
レジスト１０ｂの形成された面側にシャドウマスクの蛍
光体スクリーン側の大開孔を構成する大凹孔１２ｂを形
成する（エッチング工程）。

【００６３】そしてこのエッチング工程の終了後、図１
の装置を用いて、水温２５℃の工水を、液圧１０kg／cm
² 、空気圧５kg／cm² 、空気流量０．２Nm／min で直接
金属薄板７の両面に噴射して、金属薄板７の表面、特に
小孔１２ａと大孔１２ｂの連通部内に残留するエッチン
グ液１６を工水と急速に置換して除去する（図１０
（ｅ）参照）。

【００６４】その後、レジスト剥離装置を通し、アルカ
リ水溶液により、レジスト１０ａ，１０ｂを剥離除去
し、さらに水洗、乾燥してから、開孔が形成されたシャ
ドウマスクを帯状金属薄板から切り離してフラットマス
クが完成する（ピックオフ工程）。

【００６５】本実施例で得られたシャドウマスクも実施
例１と同様に開孔寸法、形状のばらつきが抑えられ、む
ら品位に優れている。また、従来の水洗を用いた場合
は、水洗に不均一によるしみ状の反射ムラが認められた
が、本実施例の水洗方法では、しみ状の反射ムラは全く
認められなかった。

【００６６】なお、本装置を適用する洗浄工程は上述し
た実施例に限られず、任意の洗浄工程に採用することが
できるが、エッチング終了後の洗浄工程に用いると特に
有効である。

【００６７】さらに、本発明の洗浄装置の第２の噴射部
４０は上述した構造に限られず、例えば図１１に示すよ
うに、軸方向に沿った長開孔９２が設けられた外側円筒
９１の内側に噴射ノズル穴９４が多数設けられた内側円
筒９３から構成して、内側円筒９３に高圧の水、外側円
筒９１に空気を供給するような構造でもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
シャドウマスク基材である帯状金属薄板の上下面の近傍
に均一できめの細かいキャビテーションを発生させて液
置換を行い、かつ、このキャビテーションによる液置換
は領域を規制しながら行われるので、開孔寸法、形状の
ばらつきを抑えて、むら品位のすぐれたシャドウマスク
を製造することができる。また、使用する液の量を大幅
に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態におけるシャドウマスク
洗浄装置を示す斜視図である。

【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は図１における洗浄装置
の内部構造を示すであり、図２（ａ）は洗浄部の内部を
シャドウマスク搬送方向から見た断面図、図２（ｂ）は
搬送方向に沿った断面図である。

【図３】この発明の実施の形態におけるエッチング抑制
液の効果を説明するための図である。

【図４】この発明の実施例１におけるシャドウマスクの
製造方法の工程流れを示す図である。

【図５】図５（ａ）乃至（ｉ）はそれぞれ図４の主要工
程を説明するための図である。

【図６】本発明をレジストパターン形成工程における洗
浄に用いた場合の効果を説明するための図である。

【図７】本発明を耐エッチング層形成工程における洗浄
に用いた場合の効果を説明するための図である。

【図８】シャドウマスクの開孔寸法を説明するための図
である。

【図９】実施例１で得られたシャドウマスクの効果を説
明するための図である。

【図１０】本発明の実施例２におけるシャドウマスクの
製造方法を説明するための図である。

【図１１】本発明の洗浄装置の下側洗浄部の噴射部の変
形例を示す図である。

【図１２】カラー受像管の構成を示す模式図である。

【図１３】従来のシャドウマスクの製造方法を説明する
ための図である。

【図１４】上記従来のシャドウマスクの製造方法におけ
る問題を説明するための図である。

【図１５】塩化第二鉄溶液の濃度とエッチング速度との
関係を示す図である。

【符号の説明】

７…金属薄板 １０ａ，１０ｂ…レジスト １２…小凹孔 １２ｂ大凹孔 １４…開孔 ２９…洗浄装置 ２１…液置換部 ２２…上側液置換部 ２３…下側液置換部 ２４…シール部 ２４…前段シール部 ２４ｂ…後段シール部 ３０…第１の噴射部 ４０…第２の噴射部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹澤 洋治 埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番２号 株式 会社東芝深谷電子工場内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略水平に保持された状態で長手方向に沿
   って搬送される帯状金属薄板の表面に付着している付着
   物を前記帯状金属薄板に対して不活性な液と置換するシ
   ャドウマスクの洗浄装置において、 前記帯状金属薄板の上面及び下面に前記不活性な液を噴
   出して前記金属薄板の表面近傍にキャビテーションを発
   生させて急速な液置換を行う液置換部と、前記帯状金属
   薄板の位置を規制するとともに、急速な液置換が行われ
   る領域を規制して前記不活性な液の搬送方向前段側への
   漏出を防止するシール部と、を具備することを特徴とす
   るシャドウマスクの洗浄装置。
2. 【請求項２】 前記液置換部は、複数の噴射ノズルが搬
   送方向と略直交して配置されてなり、前記帯状金属薄板
   の上面側に前記不活性な液を高圧噴射する第１の噴射部
   と、複数の噴射ノズルが搬送方向と略直交して配置され
   てなり、前記帯状金属薄板の下面側に前記不活性な液と
   空気とを高圧噴射する第２の噴射部とを具備することを
   特徴とする請求項１記載のシャドウマスクの製造装置。
3. 【請求項３】 前記シール部は、前記液置換部の前段側
   に位置して前記帯状金属薄板を挟む一対の前段ローラー
   と、前記液置換部の後段側に位置して前記帯状金属薄板
   を挟む一対の後段ローラーとを具備することを特徴とす
   る請求項１又は２記載のシャドウマスクの洗浄装置。
4. 【請求項４】 レジストパターンが形成された帯状金属
   薄板をその長手方向に略水平状態で搬送させる搬送装置
   と、前記帯状金属薄板をエッチングするエッチング装置
   と、前記レジストパターンを剥離する剥離装置と、前記
   帯状金属薄板の表面に付着した付着物を前記帯状金属薄
   板に対して不活性な液と置換する洗浄装置と、を備えた
   シャドウマスクの製造装置において、 前記洗浄装置は、前記帯状金属薄板の上面及び下面に前
   記不活性な液を噴出して金属薄板の表面近傍にキャビテ
   ーション発生させて急速な液置換を行う液置換部と、前
   記帯状金属薄板の位置を規制するとともに、急速な液置
   換が行われる領域を規制して前記不活性な液の前段側へ
   の漏出を防止するシール部と、を具備することを特徴と
   するシャドウマスクの製造装置。
5. 【請求項５】 前記液置換部は、複数の噴射ノズルが搬
   送方向と略直交して配置されてなり、前記帯状金属薄板
   の上面側に前記不活性な液を高圧噴射する第１の噴射部
   と、複数の噴射ノズルが搬送方向と略直交して配置され
   てなり、前記帯状金属薄板の下面側に前記不活性な液と
   空気とを高圧噴射する第２の噴射部とを具備することを
   特徴とする請求項４記載のシャドウマスクの製造装置。
6. 【請求項６】 前記シール部は、前記液置換部の前段側
   に位置して前記帯状金属薄板を挟む一対の前段ローラー
   と、前記液置換部の後段側に位置して前記帯状金属薄板
   を挟む一対の後段ローラーとを具備することを特徴とす
   る請求項４又は５記載のシャドウマスクの製造装置。
7. 【請求項７】 前記不活性な液が、水、塩化ニッケル水
   溶液、塩化マンガン水溶液、塩化第１鉄水溶液、アルコ
   ールから選択された１または２以上の混合液であること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載のシ
   ャドウマスクの製造装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし３のいずれか一に記載の
   装置を用いることを特徴とするシャドウマスクの製造方
   法。
9. 【請求項９】 前記不活性な液の置換速度を５％／秒以
   上としたことを特徴とする請求項８記載のシャドウマス
   クの製造方法。