JPS63230206A - シヤドウマスク素材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラーブラウン管用シャドウマスク素材の製
造方法に関するものでらシ、特にはシャドウマスク製造
条件に応じて制御され次表面粗さ及び表面形態を具備す
るシャドウマスク素材の製造方法に関する。

〔発明の背景〕

カラーテレビシロンブラウン管には色選別電極としてシ
ャドウマスクが使用されている。シャドウマスク用の材
料としては、低炭素Ａｌキルド銅やリムド鋼が使用され
てき九が、最近では低熱膨張特性を有するアンバー合金
材（Ｆｅ−５６％Ｎｌ）が有用視されている。

シャドウマスクの製造工程は概ね次の通シである。先ず
、材料の溶解及び鋳造後適宜の圧延等の工程を経由しそ
して最終冷間加工にて所定の厚さを有するシャドウマス
ク素材が製造される。シャドウマスク素材はエツチング
穿孔加工されてフラットマスクとなる。フラットマスク
は焼鈍されてプレス鳥形性を付与されその後プレスによ
り球面成形される。球面成形されたマスクは、黒化処理
を施されてシャドウマスクとなる。プレス成形性を付与
する焼鈍を最終圧延直後に実施する方式もあシ、これは
プレアニール法と呼ばれている。

もう少し詳しく説明すると、先ずシャドウマスク素材の
製造方法として低炭素ＡＩ　キルド填を例に挙げると、
鋼を転炉で溶製後、インゴットに鋳造し、鍛造後熱間圧
延及び冷間圧延し、オープンコイル焼鈍によシ脱炭処理
し、その後所定の厚みまで最終冷間圧延が施される。そ
の後、スリットして所定板幅としてシャドウマスク素材
を得る。

アンバー材の場合は、同じく溶製後鋳造しそして鍛造し
た後、熱間圧延を行い、その後冷間圧延と焼鈍とを適時
繰返し、最終冷間圧延によシ所定板厚とし、同じくスリ
ットして所定板幅のシャドウマスク素材が得られる。

シャドウマスク素材は、脱脂後、フォトレジストを両面
に塗布しそしてパターンを焼付けて現像後、塩化第２鉄
を主とするエツチング液にてエツチング穿孔加工され、
個々に切断されてフラットマスクとなる。

フラットマスクは、非酸化性雰囲気中で焼鈍されてプレ
ス成形性を付与される（プレアニール法ではこの焼鈍が
エツチング前に最終冷間圧延材に行われる）。レベラー
加工を経た後、プレスによシマスフ形態に球面成形され
る。

そして、最後に、球面成形されたマスクは、脱脂後、水
蒸気又は燃焼ガス雰囲気中で黒化処理を施されて表面に
黒色酸化膜を形成する。こうしてシャドウマスクが作製
される。

〔従来技術とその問題点〕

以上が一般的なシャドウマスクの製造工程であるが、シ
ャドウマスクを作製するに当ってはシャドウマスク素材
の表面の粗さや表面の形態が次の点で重要なポイントと
なっている： 第１に、シャドウマスク素材に７オトレジストを塗布す
る前の脱脂性に関してＭ要な影響を与える。脱脂が不十
分であると、レジスト膜の密Ｍ強度が低下し、それが原
因となってエツチング後の孔形状不良等のムラが発生す
る。第２に、表面粗さが適正な範囲にないと、レジスト
膜が部分的に剥離して適正なエツチング孔が創出されず
、また逆に部分的に密着しすぎてエツチング後強アルカ
リで除去ができないといった問題が生ずる。第３に、エ
ツチング穿孔によるフラットマスクの製造とそれに続く
プレス球面成形までは支障な〈実施できたとしても、表
面の形態によっては、黒化膜が剥離し易くなり、剥離し
た黒化膜が孔を塞ぐ等の重大な不良発生の原因となる。

このように、シャドウマスク素材の表面粗さ及び形態は
、後の工程での脱脂、レジス）ＩＩＱ付着性、黒化膜付
着性等に関して上述したような現象を生ぜしめる。

そこで、この様な現象を防ぐために、シャドウマスク素
材メーカーでは一般にダル加工即ち表面全体に細い凹凸
を形成する処理を施し、表面粗さを制御し九シャドウマ
スク素材をエツチングメーカーやブラウン管メーカーに
供給している。現在、素材メーカーで使用しているダル
加工の方法は、ショツトブラスト方法又は放電加工方法
によりロール表面にダル加工し九ロールを用いてのロー
ル加工が一般的でちる。

ところで、エツチングメーカーやブラウン管メーカーで
は、各社がそれぞれに異なった条件の下ング時間等の条
件、エツチング時のスプレ圧、黒化処理条件等々各社ま
ちまちである。このため、各メーカー製造条件に適した
シャドウマスク素材の表面粗さ及び形態は幾分異ってく
る。

こうした状況に鑑み、素材メーカー側では、これら条件
の相異に出来るかぎり対応すべく、各条件にあわせて、
供給するシャドウマスクの表面粗さ及び形態を制御する
必要性が生じている。近年の高品位テレビ志向の下での
シャドウマスクの高精細度化の動きは、この必要性を一
段と大きくしている。

しかしながら、現在のダル加工技術ではこの要求に対処
しきれない。前述したように、現在一般に素材メーカー
で使用しているダル加工の方法はショツトブラスト方法
又は放電加工方法によるロール加工でちり、これでは、
ＲａやＲｚｓＲｍａｘといった表面粗さの大きさをある
程度制御可能であるが、表面の粗さの周期や形態、Ｓｍ
と呼ばれる表面のでこぼこの平均間隔を自由に制御する
ことは不可能であった。又ショツトブラスト法によりダ
ル加工した圧延ロールを用いてのダル圧延を行なった。

素材表面は、どうしても表面形態の均一性に劣シ、部分
的に粗い部分や部分的に十分ダルが乗らない部分が生じ
ることを避けることが非常に難しかった。放電加工法に
よるロールのダル加工は、Ｒ＆が１μｍ以下の様な微小
な表面粗さを創出できず、５０μｍ以上のＳｍを得るこ
とも離しい。また、ダル加工に膨大な時間を要し、実用
性に乏しかった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記間頌点に鑑み、メーカー側の様々のニー
ズに容易に対処できうるよう従来よシ広範囲の表面粗さ
及び形態を創出でき、しかも表面粗さの大きさのみなら
ず、その分布形態をも綿密に制御しつる、シャドウマス
ク素材用ダル加工技術の確立を目的とする。

〔発明の構成〕

本発明者等は、上記目的に向は検討１を重ねた結果、ダ
ル圧延において用いる圧延ロールを従来の方法に替えて
レーザ加工法によシダル加工することを想到した。レー
ザ加工法によシ凹みを形成した場合、凹みの周縁に隆起
が形成され、この隆起によりシャドウマスク素材に一様
性に侵れたダル加工をもたらしうろことが判明した。ま
た、レーザ加工方法は、ダル加工の凹凸の間隔を自由に
しかも高度の均一性をもって制御でき、加工時間も放電
加工に比し大巾に幾縮しうる。ダル加工の凹凸も脱失と
なり、精細なダル加工模様が生成しうる。

レーザ加工はチ目ツバ−を用いて実施しうるので、工程
管理及び条件変更が容易に可能である。この他のメリッ
トも多々ある。ことほど左様に、レーザ加工法によシダ
ル加工された圧延ロールは、従来法に較べてはるかにシ
ャドウマスク素材にダル加工するのに最適で１）、レー
ザ加工技術自体は知られているが、これまでこの適合性
に気づいたものはいない。

斯くして、本発明は、シャドウマスク葉材の製造に際し
て、該シャドウマスク素材の表面にダル加工を施すのに
、レーザ加工法によシダル加工を施した圧延ロールを用
いてダル圧延を行なうことを特徴とするシャドウマスク
素材の製造方法を提供する。

〔発明の詳細な説明〕

第１図は、レーザ加工法により圧延ロールをダル加工す
る作業状況を示す。レーザビーム発生及び指向装置りに
おいて発生せしめられたレーザビームは、レーザビーム
導通管１に差向けられる。

ダル加工すべき圧延ロールＲは、ロール支承装置４に回
転自在に支承されている。ロール軸の一方（ここでは右
側）は回転駆動装置（図示なし）からの駆動軸に接合さ
れている。ビーム導通管１の先端には、伸縮継手を介し
て或いは入れ子方式で伸縮チューブ２が設けられ、更に
その先端にはレーザ焦点装置３が付設され、導通管１及
びチューブ２を通過してきたレーザビームを圧延ロール
凡の表面上に焦点合わせするよう収斂する。レーザ焦点
装置３は支持腕５により支持される。支持腕は適宜の移
動機構によりロール長さに沿ってその長さ全体にわたり
移動自在である。移動機構はここでは、支持腕を担持す
るキャリヤ６とそれを移動するスクリュー俸７及び駆動
モータＭから構成されるものとして示しであるが、その
他スライド方式、自走方式等任意の移動機構を採用しう
ることはもちろんである。支持腕の移動に応じてレーザ
焦点装置はロール長手方向にそしてロール全長にわたっ
て移動出来る。レーザ焦点装置３に隣りあってチョッパ
ー８が設けられ、これは回転自在であると共に、支持腕
と同期された速度でロール長手方向に沿って直線移動自
在である。レーザビームは、チョッパー８の周辺に形成
されたスリットを通してロール表面に達する。

従って、ロール回転速度、支持腕（従ってレーザ焦点装
置）及び千ミツバーの移動速度、チョッパー回転速度、
チョッパースリットの大きさの設定によりまたレーザ出
力の調整により、様々の表面粗さ及び形態を容易に創出
することが出来る。

圧延ロール表面にそこに焦点を合せたレーザビームを照
射すると、焦点を中心とする円形部分の材料の溶融が生
じ、それが拡大すると中心部から金属蒸気が噴出し、そ
の跡にクレータ状の円形穴が生じる。そして、特筆すべ
きは、その円形穴周縁に沿って円環状の隆起がコントロ
ールされた態様で生成されることである。この隆起が、
シャドウマスク表面のダル加工に使用しうるのである。

レーザ加工によりロール上にダル加工されたこのクレー
タは再現性良くロール全体に生成され、クレータの大き
さ及び深さ並びにその分布配列模様も自在に制御しつる
点にこそレーザダル加工の意醜があるのである。しかも
、高速度で加工することが出来る。これらこそが、従来
からのダル加工法に較べて顕著な利点である。

第２図は、ロール表面上に形成されたクレータの一つを
誇張して描いたものである。ロール表面から突出する隆
起Ｐが示されている。

こうして、ダル加工を施された圧延ロールを使用してシ
ャドウマスク素材にダル圧延が実施される。ダル圧延は
、最終冷間圧延後の素材に施してもよいし、最終冷間圧
延中のいずれかのパス段階で施してもよいが、もつとも
効率的且つ効果的な実施法は、最終冷間圧延の最終パス
又はその１つ前のパス又は両者において為すことである
。最終の２パスで実施する方が、長手方向のダル加エバ
ターンの均一性に一層優れることが認められた。

第３図は、上から順に圧延ロール上のクレータの上面図
、その断面輪郭及びシャドウマスク素材上に圧印された
ダル形状の断面を参考までに模式的に示したものである
（実際はこれ程整っていないこともある）。シャドウマ
スク素材にロール隆起部Ｐによって圧印された環状の凹
みとその中央に幾分盛り上った凸部が見られる。

本発明において、レーザとしては、金属の切断・穴あけ
等の加工や溶接に一般に使用されている炭酸ガスレーザ
、ルビーレーザ等が用いられる。

〔発明の効果〕

レーザ加工によりダル加工をした圧延ロールによりシャ
ドウマスク素材を製造することで、種々のエツチング条
件やそれ以降のシャドウマスクの製造条件に応じた適正
な表面形態を均一に具備するシャドウマスク素材を供給
することが可能となり、シャドウマスクの高精細度化へ
の動きに対応する。

〔実施例〕

第１図に示したような装置を用いて、チョッパーの回転
数、ロール回転数及びレーザビーム出力を調整すること
により各種の表面形態を有するダルロールを作製した。

これらのロールを用いシャドウマスク月蝕炭素Ａ１キル
ド銅を板厚（１２ｍｍに圧延した。その際最終圧延の最
終パスのみと、最終パスだけでなく最終ハスの１つ前の
パス、合計２に用いた場合の２通りの圧延を行なった。

圧延後の表面粗さ及び長手方向の表面形態の均一性を調
査し第１表に示した。

併せて、ショツトブラスト法によるダル加工ロールによ
る圧延例を幾つか示した。

表においてＲｚ、Ｒａ及びＳｍはＪＩＳ等により定めら
れた定義及び測定法に従うものであり、次の通りである
： Ｒ３：十点平均粗さと呼ばれるもので、断面曲線から基
準長さだけ抜き取った部分において、平均線に平行、か
つ、断面曲線を横切らない直線から縦倍率の方向に測定
した最高から５番目までの山頂の標高の平均値と最深か
ら５番目までの谷底の標高の平均値との差の値をマイク
ロメートル（μｍ）で表したものをいう。

Ｒａ　：中心線平均粗さと呼ばれ、粗さ曲線からその中
心線の方向に測定長さｌの部分を抜き取り、この抜取り
部分の中心線をＸ軸、縦倍率の方向をＹ軸とし、粗さ曲
線をｙ＝ｆＣＸ）で表したとき、次の式によって求めら
れる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいう
。

Ｓｍ　：断面曲線のでこぼこの間隔を表すもので、我国
では従来からあまり採り上げられてこなかったが、断面
曲線の横方向に関する情報を与えるものである。第４図
に示すように、断面曲線を三つの隣接した点で横切り、
かつ両端の二つの点で限定した平均線の長さＳｍｌの平
均値である。

表面形態の均一性については次の通り評価した：圧延終
了後、フィル前端と約ＩＱＱＯｍ離れたコイル後端の表
面粗Ｅ　（Ｒｍａｘｂ　Ｒａ、　Ｒｚｓ　Ｓｍ）及び、
表面形態を調査し、差の大小から判断した。

第１表から明らかな様に、レーザ加工によるダルロール
を用いた発明例１〜５では、任意の表面粗ｇＲｚ％Ｒａ
やＳｍを得ることが可能でありしかも、長手方向の均一
性に優れている。長手方向の均一性に関しては、例４の
最終２パスでダル圧延を行なった場合が最も侵れた結果
を示した。

例６〜７はショツトブラスト法によるダル加工ロールに
よる圧延後の例であるが、ＲｚＸＲａといった粗さの大
きさはショットの粒度を変更することで制御可能だが長
手方向の均一性に劣り、しかも任意のＳｍ値を得ること
ができない。

本発明ではＳｍを実施例では２０〜１６０、実際上５以
上自在にコントロールしつるのに対し、ショツトブラス
ト法では３０〜４０前後の範囲に制約されてしまう。

放電加工でのダｙ加工では現状Ｒａが１２〜１５μｍ以
上のものしか得られず、またＳｍも小さいものしか得ら
れず、Ｒ１、Ｓｍを自由に制御することができない。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延ロールにレーザ法によりダル加工を施す為
の装置の一例の一部断面で示す斜視図、第２図はレーザ
法により形成されたダル加工クレータの断面図、第３図
は、クレータの上面、断面輪郭、及びシャドウマスク素
材に生成されたダル加工輪郭を関連づけて示す説明図、
そして第４図は表面粗さに関してのＳｍの定義のための
説明図である。 Ｌ：レーザビーム発生及び指向装置 １：ビーム導通管 ２：伸縮チューブ ３：レーザ焦点装置 ４：ロール支承装置 ５：支持腕 ６：キャリヤ ７：スクリユー棒 Ｍ：モータ ８：チョッパー Ｒ：ロール 第２ｒ１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）シヤドウマスク素材の製造に際して、該シヤドウマ
   スク素材の表面にダル加工を施すのに、レーザ加工法に
   よりダル加工を施した圧延ロールを用いてダル圧延を行
   なうことを特徴とするシヤドウマスク素材の製造方法。 ２）ダル圧延が、シヤドウマスク素材の最終冷間圧延中
   の最終パス及び（又は）その一つ前のパスにおいて実施
   される特許請求の範囲第１項記載のシヤドウマスク素材
   の製造方法。