JP2006037128A - 金属薄板の枠貼り方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多数のスリットを有する開口部を複数個配置した金属薄板１１を、ゆがみやたるみの無い状態で枠に固定する技術を提供する。
【解決手段】 金属薄板１１の各辺を複数のクランプ２７で把持し、そのクランプ２７で金属薄板１１を引っ張ると共に各クランプによる引張力を調整することで金属薄板１１をゆがみやたるみのない平坦な状態に保持し、同時に枠１３を金属薄板１１に加える引張力とは反対方向に同じ大きさの力で押圧して弾性変形させておき、この状態で金属薄板１１を枠１３にスポット溶接機４０で溶接、固定し、金属薄板１１及び枠を開放した際に、金属薄板１１に残っている引張力を枠１３の復元力で相殺させ、枠１３が金属薄板１１に引っ張られて変形することを防止し、枠１３で金属薄板１１をゆがみやたるみのない状態に保持可能とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、有機ＥＬ素子製造工程で使われる蒸着マスクに使用される、多数のスリットを備えた開口部を有する金属薄板のような、極く薄い且つ剛性の異なる領域を備えた金属薄板をゆがみのない平坦な状態で枠に固定する方法及び装置に関する。

従来、有機ＥＬ素子製造において真空蒸着が行われており、その蒸着マスクとして、多数のスリットを備えた開口部を有する金属薄板が使用されている。そして蒸着に当たってはその蒸着マスクを、前記開口部よりも大きい開口を備えた剛性の大きい枠に磁石等によって取り付けていた。しかしながら、近年、パターニングの微細化が進み、開口部に形成しているスリットが微細になり且つ蒸着マスクの板厚自体も薄くなってくると、蒸着マスクを単に枠に磁石等を用いて固定しただけでは、開口部にゆがみやたるみが生じ、スリット精度が維持できなくなるという問題が生じた。そこで、本出願人は先に、蒸着マスクを枠に取り付けた状態で、その蒸着マスクを開口部のスリット方向に引張った状態に保持することの可能な蒸着マスクの保持治具を開発した（特許文献１参照）。この保持治具を用いると、開口部のスリットを構成する細線部分を長手方向に引っ張った状態に保持できるので、スリットを直線状に且つ一定ピッチに保持でき、高精細パターニングが可能であるという利点が得られる。

しかしながら、特許文献１に記載の蒸着マスクは、１枚の蒸着マスクに１個の開口部を形成しているのみであるので、生産性が悪いという問題点があった。そこで、生産性を上げるには、図１１に示すように、１枚の蒸着マスクに複数個の開口部２を形成した多面付けマスク１を用いれば良く、そのマスクの両端を固定クランプ３と可動クランプ４で把持し、可動クランプ４を矢印で示すように、開口部２のスリット方向に引っ張った状態に保持すれば良いと考えられる。ところが、多数の開口部２を備えた多面付けマスク１では、その両端をクランプ３、４で把持して引っ張ると、マスクの全幅を均等に引っ張ったにも係わらず、開口部と非開口部とで剛性が異なるため、開口部にゆがみやたるみが生じ、所望のスリットパターンが得られず、しかも、各開口部の位置精度も悪くなるということが判明した。例えば、有機ＥＬ素子製造に用いる蒸着用の多面付けマスクの場合、各開口部の位置に関して±１０μｍ以下のトータルピッチが求められることがあるが、そのような寸法精度を達成することは困難である。

そこで、この問題点を解決するものとして、本出願人は先に、図１２に示すように、複数の開口部２を形成した多面付けマスク１Ａの４辺に取付部５を形成しておき、この取付部を枠に設けている巻取軸に巻き付け、この巻取軸を巻き上げることで多面付けマスク１Ａを縦横両方向に引張って平坦な状態に保持する構成とした多面付けマスク装置を開発した（特許文献２参照）。この多面付けマスク装置では、多面付けマスク１Ａを縦横両方向に引張っているので、多面付けマスク１Ａを比較的平坦とし且つ各開口部のスリットを平行に揃えることが可能であり、多面付けでありながら高精細パターニングが可能であるという利点が得られる。

しかしながら、特許文献２に記載の多面付けマスク装置でも、多面付けマスクが薄くてゆがみやすい場合などには、開口部にゆがみやたるみが生じ、所望のスリットパターンが得られないという問題が生じた。また、この多面付けマスク装置では、枠の４辺にそれぞれ巻取軸を設けて多面付けマスク１Ａの４辺の取付部５を巻き上げる構造であるので、構造が複雑でコスト高となるという問題もあった。
特開２００３−６８４５３号公報 特開２００３−３３２０５６号公報

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、蒸着用の多面付けマスクのように多数のスリットを備えた複数の開口部を有するような、剛性の異なる領域を備えた金属薄板を、ゆがみやたるみの無い状態に且つ開口部等を所望の寸法精度に保った状態で、簡単な構造の枠に固定する方法及びその方法の実施に用いる装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決すべくなされた本願請求項１に係る発明は、矩形状の金属薄板を矩形状の枠の上に位置させる工程と、前記金属薄板の少なくとも互いに向かい合った２辺のそれぞれを、複数のクランプで把持し、引張力を加えることで前記金属薄板を張った状態とする張り工程と、前記枠の、各クランプが金属薄板に引張力を作用させている領域に重なる領域に、前記金属薄板に加える引張力とは反対方向の弾性変形を生じさせるよう、前記枠に押圧力を加える押圧工程と、引っ張った状態の金属薄板を押圧した状態の枠に固定する工程とを有することを特徴とする金属薄板の枠貼り方法である。

請求項２に係る発明は、上記した請求項１に記載の発明において、前記クランプを、前記金属薄板の４辺のそれぞれに配して前記金属薄板を縦横両方向に引っ張り、且つ前記枠の４辺をそれぞれ縦横両方向に押圧する構成としたものである。

請求項３に係る発明は、上記した請求項１又は２に記載の発明において、前記クランプで金属薄板に加える引張力と、前記枠の、前記クランプが引張力を加える領域に重なる領域に加える押圧力の大きさを等しくしたことを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、上記した請求項１、２又は３に記載の発明において、前記金属薄板を多数のスリットを備えた矩形状の開口部を並べて形成した構成とし、前記複数のクランプを、開口部と非開口部に合わせて配置したことを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、矩形状の金属薄板を張った状態で矩形状の枠に固定する枠貼り装置であって、所定位置に配置される前記枠及びその上に配置される前記金属薄板の少なくとも向かい合った２辺のそれぞれに、複数個ずつ位置するように設けられた複数の板張り・枠押しユニットを備え、各板張り・枠押しユニットが、前記金属薄板を把持するクランプと、該クランプが把持した金属薄板に引張力を作用させるよう該クランプを移動させるクランプ移動手段と、前記枠の、前記クランプが金属薄板に引張力を作用させている領域に重なる領域に、前記クランプによる引張力とは反対方向の弾性変形を生じさせるよう、前記枠に押圧力を作用させうるように配置された枠押し部材と、該枠押し部材が前記枠に押圧力を作用させるよう前記枠押し部材を移動させる枠押し部材移動手段とを備えていることを特徴とする金属薄板の枠貼り装置である。

請求項６に係る発明は、上記した請求項５に記載の発明において、前記板張り・枠押しユニットを、所定位置に配置される前記枠及びその上に配置される前記金属薄板の４辺のそれぞれに、複数個ずつ設けておくという構成としたものである。

請求項７に係る発明は、上記した請求項５又は６に記載の発明において、前記クランプ移動手段及び枠押し部材移動手段が、共通のシリンダ装置を備えており、該シリンダ装置が、前記クランプ及び枠押し部材に対して、両者を互いに離れる方向及び接近する方向に移動させるように連結されているという構成としたものである。

請求項８に係る発明は、上記した請求項５から７のいずれか１項記載の発明において、前記枠押し部材が、前記枠を乗せて支持する支持面を備えた構成としたものである。

請求項９に係る発明は、上記した請求項５から８のいずれか１項記載の発明において、前記金属薄板を多数のスリットを備えた矩形状の開口部を、並べて形成した構成とし、前記複数の板張り・枠押しユニットを、それぞれのクランプが前記開口部と非開口部に合わせた位置となるように、配置するという構成としたものである。

請求項１０に係る発明は、上記した請求項５から９のいずれか１項記載の発明において、前記複数の板張り・枠押しユニットのクランプ移動手段による引張力を、各板張り・枠押しユニット毎に調整可能としたものである。

上記した本発明の金属薄板の枠貼り方法は、矩形状の金属薄板を枠に固定するに際し、その金属薄板の少なくとも互いに向かい合った２辺のそれぞれを、複数のクランプで把持し、引張力を加えることで金属薄板を張った状態としているので、金属薄板の剛性の異なる領域を、各領域の剛性に適した張力で引っ張ることが可能となり、これにより、金属薄板をゆがみやたるみの無い平坦な状態に且つ開口部を備えていた場合その開口部を所望の寸法精度に保った位置に保持することができ、金属薄板をゆがみやたるみの無い状態で且つ開口部等を所望の寸法精度に保った状態で、スポット溶接等を利用して枠に固定することができる。しかも、その際、枠は金属薄板に加える引張力の方向とは反対方向に押圧して弾性変形を生じさせているため、枠には押圧力とは反対方向の復元力が生じており、このため枠に金属薄板をスポット溶接等によって固定した後、金属薄板及び枠を解放した際、金属薄板に残る引張力を、枠に残る復元力が支えることとなり、枠の剛性が小さくても、金属薄板に残っている引張力によって枠が不都合に変形し、金属薄板が収縮して引張力が小さくなってしまうということがなく、金属薄板は所望の引張力を加えた状態に保たれる。かくして、剛性の低い且つ簡単な構造の枠を用いても、その枠に、金属薄板をゆがみやたるみの無い状態で且つ開口部等を所望の寸法精度に保った状態で、固定し、且つその状態に保持することができる。

本発明方法の実施に当たって、前記クランプを、前記金属薄板の４辺のそれぞれに配して前記金属薄板を縦横両方向に引っ張り、且つ前記枠の４辺をそれぞれ縦横両方向に押圧する構成としておくと、金属薄板を一層ゆがみやたるみの無い状態に引っ張って枠に固定できるという効果が得られる。

前記クランプで金属薄板に加える引張力と、枠に加える押圧力とは、多少異なる値であっても、枠自体が剛性を備えているので、さほど支障は生じないが、この引張力と押圧力とを同じ大きさとしておくと、金属薄板に残る引張力を枠に残る復元力で支えることができ、枠及び金属薄板を解放した後における金属薄板や枠の変形を確実に防止できる。このため、枠に固定した金属薄板を一層ゆがみやたるみの無い状態で且つ開口部等を所望の寸法精度に保った状態に保持できるという効果が得られる。

金属薄板に引張力を作用させるクランプの配置は、金属薄板の剛性の分布に応じて適宜定めれば良く、金属薄板が、有機ＥＬ素子製造に用いる多面付けマスクのように、多数のスリットを備えた矩形状の開口部を並べて形成した構成のものである場合には、複数のクランプを開口部と非開口部に合わせて配置しておくことが好ましい。この構成とすると、剛性が大きく異なる開口部と非開口部をそれぞれ別個のクランプで引っ張ることができるので、金属薄板をきわめてゆがみやたるみの無い状態に保持できる。

本発明の枠貼り装置は、所定位置に配置される矩形状の枠及びその上に配置される矩形状の金属薄板の少なくとも向かい合った２辺のそれぞれに、複数個ずつ板張り・枠押しユニットを設けた構成としているので、金属薄板の少なくとも向かい合った２辺のそれぞれを、複数個のクランプで把持して引張力を作用させ、金属薄板をゆがみやたるみの無い平坦な状態に且つ開口部を備えていた場合その開口部を所望の寸法精度に保った位置に保持でき、また、枠には金属薄板に加える引張力とは反対方向の押圧力を加えた状態とすることができ、この状態で金属薄板を枠にスポット溶接等によって固定することで、金属薄板をゆがみやたるみの無い且つ開口部等を所望の寸法精度に保った状態で枠に保持させることができ、且つ金属薄板や枠を解放した後においても、金属薄板をゆがみやたるみの無い且つ開口部等を所望の寸法精度に保った状態に保持することができる。

ここで、前記板張り・枠押しユニットを金属薄板及び枠の４辺のそれぞれに配置しておくと、金属薄板を縦横両方向に引っ張って一層ゆがみやたるみの無い状態とでき、その状態で枠に固定、保持させることができる。

前記板張り・枠押しユニットに設けているクランプ移動手段及び枠押し部材移動手段としては、エアシリンダ等のシリンダ装置を用いることが、付与する力を容易に調整することができるので好ましい。シリンダ装置を用いる際、クランプ移動手段及び枠押し部材移動手段にそれぞれ別個のシリンダ装置を用いてもよいが、前記クランプ移動手段及び枠押し部材移動手段に、共通のシリンダ装置を用い、そのシリンダ装置を、前記クランプ及び枠押し部材に対して、両者を互いに離れる方向及び接近する方向に移動させるように連結した構成とすることが好ましい。この構成とすると、共通のシリンダ装置によって、クランプと枠押し部材とに同時に引張力及び押圧力を作用させることができ、構造を簡略化できると共に、付与する引張力と押圧力とを等しくすることができる。

前記枠押し部材には、枠を乗せて支持する支持面を設けておくことが好ましく、これにより、枠を支持するための専用の装置を設ける必要がなくなり、装置の簡略化が図れる。

一つの辺に設ける複数の板張り・枠押しユニットの配置は、金属薄板を把持して引っ張るためのクランプが、金属薄板の剛性の分布に応じた適切な位置となるように定めれば良く、金属薄板が、有機ＥＬ素子製造に用いる多面付けマスクのように、多数のスリットを備えた矩形状の開口部を並べて形成した構成のものである場合には、複数の板張り・枠押しユニットを開口部と非開口部に合わせて配置しておくことが好ましい。この構成とすると、金属薄板の、剛性が大きく異なる開口部と非開口部をそれぞれ別個のクランプで引っ張ることができるので、金属薄板をきわめてゆがみやたるみの無い状態に引張って保持できる。

複数の板張り・枠押しユニットのクランプ移動手段による引張力は、各板張り・枠押しユニット毎に調整可能とすることが好ましい。この構成とすることで、金属薄板に加える引張力を場所に応じて精密に調整でき、金属薄板を一層ゆがみやたるみの無い状態に引張って、枠に固定することができる。

本発明は、ゆがみやたるみのない平坦な状態に保持する必要がある任意の金属薄板に対して適用可能であるが、特に精密さを要求される有機ＥＬ素子製造用の蒸着用多面付けマスクとして使用する金属薄板に適用することが好ましい。以下、有機ＥＬ素子製造における蒸着用多面付けマスクとして使用する金属薄板を例にとって本発明の好適な実施の形態を説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る金属薄板の枠貼り装置の概略平面図、図２はその枠貼り装置による枠貼り動作の手順を示す概略断面図、図３は、この枠貼り装置で取り扱う金属薄板及び枠を示す概略斜視図、図４は枠貼り後の金属薄板と枠とを示す概略斜視図、図５はこの枠貼り装置に用いている板張り・枠押しユニットを、クランプを開いた状態で示す概略側面図、図６（ａ）、（ｂ）はその板張り・枠押しユニットを異なる作動状態で示す概略側面図である。図３において、１１は蒸着マスクとして使用する矩形状の金属薄板であり、その中に、多数のスリットを備えた開口部１２を複数個、縦横に並べて形成している。１３は金属薄板１１を取り付けるための矩形状の金属製の枠であり、金属薄板１１の多数の開口部１２を形成した領域を包含する大きさの開口部１４を備えている。金属薄板１１は、枠１３よりも縦横両方向ともに大きいサイズに作られており、枠１３の外周縁にほぼ対応する位置に、折り曲げることで容易に切断可能な易切断線１５を形成している。なお、易切断線１５は、金属薄板１１に加える引張力には耐え得る強度を備えている。

この金属薄板１１を枠１３にスポット溶接等によって固定し、その周縁部分を易切断線１５を利用して切断、除去することによって、図４に示す蒸着マスク装置１７を形成することができる。ここで用いる金属薄板１１の厚さ、開口部１２の寸法、それに形成したスリットの寸法等は特に限定するものではないが、代表的なものとして、金属薄板１１の厚さは３０〜２００μｍ、開口部１２の寸法は長さが５０〜７０ｍｍ、幅が３０〜５０ｍｍ、スリットの幅が５０〜１００μｍ、スリットを構成する金属細線の幅が１００〜１５０μｍ等を例示できる。

図１において、全体を参照符号２０で示す金属薄板の枠貼り装置は、所定位置に配置される矩形状の枠１３及びその上に配置される矩形状の金属薄板１１の４辺のそれぞれに、複数個ずつ並べて設けられた板張り・枠押しユニット２１と、その板張り・枠押しユニット２１を保持する支持レール２２を備えている。支持レール２２は、所定位置に配置した金属薄板１１の各辺に平行になるように配置されている。各板張り・枠押しユニット２１はその支持レール２２に移動可能に保持されており、その支持レール２２に沿って所望の位置に移動させ、且つその位置に固定しうる構造となっている。

各板張り・枠押しユニット２１は、図５、図６に示すように、支持レール２２に移動可能に且つ所望の位置で固定しうる形態で保持された支持台２４と、その支持台２４に直動案内２５を介して水平に且つ金属薄板１１の辺１１ａに直角方向に移動可能に保持された移動台２６と、その移動台２６に設けられ、金属薄板１１を把持するクランプ２７であって、移動台２６に固定された固定爪２７ａとその固定爪２７ａに対して開閉可能な可動爪２７ｂを備えたクランプ２７と、そのクランプ２７をトグルジョイント２８を介して開閉させるよう設けられたエアシリンダ等のシリンダ装置２９と、支持台２４に対して移動台２６を往復移動させるように設けられたエアシリンダ等のシリンダ装置３０と、支持台２４に固定された補助支持台３２と、その補助支持台３２に直動案内３３を介して、移動台２６と同方向に移動可能に保持された枠押し部材３４と、その枠押し部材３４を支持台２４及び補助支持台３２に対して往復移動させるように設けられたエアシリンダ等のシリンダ装置３５と、移動台２６の前進位置（移動台２６が金属薄板１１の中心に向かう方向に移動した際の移動限界位置）及び枠押し部材３４の後退位置（枠押し部材３４が枠１３から遠ざかる方向に移動した際の移動限界位置）を規制するように設けられたストッパ板３６等を備えている。

移動台２６に連結されているシリンダ装置３０は、図６（ｂ）に示すように、そのピストンロッド３０ａを延び出させるように作動した時に移動台２６を矢印Ａ方向に移動させ、クランプ２７で把持している金属薄板１１に矢印Ａ方向の引張力を作用させることができるものであり、クランプが把持した金属薄板に引張力を作用させるよう該クランプを移動させるクランプ移動手段を構成する。枠押し部材３４は、枠１３を支持する支持面３４ａを備えると共に、クランプ２７が金属薄板１１に加える引張力の方向Ａとは逆方向である矢印Ｂ方向に移動した時に枠１３に矢印Ｂ方向の押圧力を作用させることができる構造となっている。ここで、金属薄板１１及び枠１３を上から見た状態において、枠押し部材３４が枠１３に押圧力を作用させる領域は、枠１３の、クランプ２７が金属薄板１１を引っ張っている領域に重なる領域に矢印Ｂ方向の弾性変形を生じさせることができるように定めるものであり、好ましくは、枠押し部材３４が枠１３に押圧力を作用させる領域の中心が、クランプ２７が金属薄板１１を引っ張っている領域の中心に重なる位置となるように定めている。枠押し部材３４に連結されているシリンダ装置３５は、そのピストンロッド３５ａを延び出させるように作動した時に枠押し部材３４を矢印Ｂ方向に移動させ、枠１３に、金属薄板１１に付与する引張力とは反対方向の押圧力を作用させることができるものであり、枠押し部材が前記枠に押圧力を作用させるよう前記枠押し部材を移動させる枠押し部材移動手段を構成する。

図１において、金属薄板１１の４辺にそれぞれ設けられている複数の板張り・枠押しユニット２１は、所定位置に置かれる金属薄板１１の開口部１２と非開口部に合わせた位置となるように配置されており、それぞれに設けているクランプ２７の幅は、金属薄板１１の開口部１２が並んでいる領域及び開口部の無い領域をそれぞれ良好に引っ張りことができるように定められている。この構成により、金属薄板１１の開口部１２が縦方向に並んでいる領域及び横方向に並んでいる領域と、開口部の無い位置で縦方向に延びる領域及び横方向に延びる領域とを、それぞれ別個のクランプ２７で良好に引っ張ることが可能である。

複数の板張り・枠押しユニット２１にそれぞれ設けられている引張力付与用のシリンダ装置３０（図５、図６参照）には、それぞれ別個に引張力を調整しうるよう、レギュレータを介して、作動流体供給配管が接続されている。また、この作動流体供給配管には、全部のシリンダ装置を同時に作動させることができるよう、共通の開閉弁が設けられており、且つ各シリンダ装置の作動タイミングをそれぞれ調整することができるよう各シリンダ装置への作動流体供給配管にはスピードコントローラも設けられている。複数の板張り・枠押しユニット２１にそれぞれ設けられている押圧力付与用のシリンダ装置３５にも作動流体供給配管が接続されている。この作動流体供給配管には、全部のシリンダ装置３５の押圧力を同時に調整することができるよう共通のレギュレータが設けられている。なお、この作動流体供給配管にも、各シリンダ装置３５による押圧力を個々に調整しうるようレギュレータを設けても良い。

次に、上記構成の枠貼り装置２０を用いた金属薄板の枠への取付動作を説明する。各板張り・枠押しユニット２１のクランプ２７を開いた状態（図５参照）で、枠押し部材３４の支持面３４ａに枠１３を乗せ、その上に金属薄板１１を乗せ、その４辺を複数のクランプ２７で把持させる。この状態が図１、図２（ａ）及び図６（ａ）に示す状態である。次に、図６（ｂ）に示すように、引張力付与用のシリンダ装置３０に作動流体を供給してピストンロッド３０ａを延び出させ、クランプ２７を矢印Ａ方向に移動させ、金属薄板１１に引張力を作用させる。これにより、図１に示すように、金属薄板１１が多数のクランプ２７によって縦横両方向に引っ張られる。この状態で、金属薄板１１の表面状態を目視検査し、ゆがみやたるみがあれば、その領域を引っ張っているクランプ２７に連結されたシリンダ装置３０への作動流体圧を調整し、金属薄板１１をゆがみやたるみのない平坦な状態で且つ開口部１２のスリットが平行に引き揃えられた状態に調整する。また、金属薄板１１に形成している各開口部１２の位置を検査し、各開口部が所定の寸法精度内の位置に入るように、各シリンダ装置３０への作動流体圧を調整する。以上により、金属薄板１１をゆがみやたるみの無い状態で且つ各開口部が所定の寸法精度範囲内に位置する状態とすることができる。

次に、図６（ｂ）に示すように、押圧力付与用のシリンダ装置３５に作動流体を供給してピストンロッド３５ａを延び出させ、枠押し部材３４を矢印Ｂ方向に移動させ、枠１３を矢印Ｂ方向に押圧する。ここで、枠１３を矢印Ｂ方向に押圧する押圧力は、クランプ２７が金属薄板１１に作用させている引張力にほぼ等しく設定しておく。これにより、枠１３は矢印Ｂ方向に弾性変形し、その反対方向の復元力が生じる。この状態で、図２（ｂ）に示すように、金属薄板１１を枠１３にレーザ溶接機４０を用いてスポット溶接する。このスポット溶接は、レーザ溶接機４０を、次々と所望のスポット溶接位置に移動させて行う。これにより、金属薄板１１の複数箇所がスポット溶接部４２（図１参照）によって枠１３に固定される。その後、図２（ｃ）に示すように、クランプ２７を開放して金属薄板１１の把持を解除し、枠押し部材３４を後退させて枠１３に対する押圧を解除する。

ところで、クランプ２７で金属薄板１１を矢印Ａ方向に引っ張っていた時、その金属薄板１１には矢印Ｂ方向の引張力（復元力）が生じている。このため、クランプ２７を開放すると、図２（ｄ）に示すように、金属薄板１１に生じている矢印Ｂ方向の引張力が枠１３に直接作用することとなり、枠１３を矢印Ｂ方向に引っ張ることとなる。もし、枠１３に対して押圧力を何ら加えていなかった場合には、その枠１３が自身の剛性によって金属薄板１１の矢印Ｂ方向の引張力を支えることとなるが、その場合、枠１３が金属薄板１１で矢印Ｂ方向に引っ張られることで弾性変形を生じる。枠１３の剛性をきわめて大きく設定しておくと、この弾性変形は無視しうるほど微小なものとなるが、実用上は軽量化、コスト削減等のために枠１３の剛性はある程度小さくせざるを得ず、その場合、枠１３に無視しえない弾性変形が生じ、それに伴って、金属薄板１１が収縮して、内部に生じていた引張力が低下する。これによって、金属薄板１１にゆがみやたるみが生じ、開口部１２のスリットの平行度が狂って所望のスリットパターンが得られないとか、各開口部１２の位置が狂ってくるということがある。

これに対し、本実施形態では、金属薄板１１を枠１３に固定する際、枠１３には、矢印Ｂ方向の押圧力を作用させ、弾性変形させているため、枠１３には矢印Ａ方向の復元力が生じている。このため、金属薄板１１を枠１３に固定し、金属薄板１１及び枠１３を開放した際、金属薄板１１に矢印Ｂ方向に生じている引張力を、枠１３に生じている矢印Ａ方向の復元力及び枠１３の剛性で支えることとなり、枠１３の剛性が小さくても枠１３が金属薄板１１に引っ張られて矢印Ａ方向に更に変形するということはなく、従って金属薄板１１が収縮することはなく、金属薄板１１に付加していた引張力は、そのまま保持される。かくして、枠１３の剛性が小さくても、金属薄板１１をゆがみやたるみの無い状態で且つ各開口部が所定の寸法精度範囲内に位置する状態に保持することができる。換言すれば、剛性の小さい安価な枠１３を用いて、金属薄板１１をゆがみやたるみの無い状態で且つ各開口部が所定の寸法精度範囲内に位置する状態に保持することが可能となる。

ここで、枠押し部材３４が枠１３に加える押圧力は、クランプ２７が金属薄板１１に加える引張力に等しく設定しておくことが、金属薄板１１の引張力を枠１３に生じる復元力で相殺できるので、好ましいが、多少両者に差があっても、枠１３自体がある程度の剛性を備えているので支障はない。枠押し部材３４によって枠１３に加える押圧力は、クランプ２７が金属薄板１１に加える引張力との差が、その引張力の±３０％程度以内となるように設定しておけばよい。

金属薄板１１を枠１３に固定し、クランプ２７を開放し且つ枠押し部材３４を後退させて枠の押圧を解除した後は、金属薄板１１の周縁部分を易切断線１５を利用して除去する。以上により、図４に示すように、枠１３に金属薄板１１を固定した構成の蒸着マスク装置１７が製造される。得られた蒸着マスク装置１７では、金属薄板１１がゆがみやたるみの無い状態で且つ開口部１２のスリットが正確に平行に揃った状態に保たれており、且つ各開口部の位置も所定の寸法精度内に保たれている。かくして、この蒸着マスク装置１７を用いて蒸着を行うことにより、微細なパターンの蒸着を正確に行うことができる。

なお、上記した動作説明では、金属薄板１１を多数のクランプ２７で引張って平坦な状態に整えた後、枠１３に押圧力を作用させているが、枠１３に押圧力を作用させる時期はこれに限らず、クランプ２７による引張力を作用させる時に同時に押圧力を作用させるようにしても良い。更に、上記した実施形態では、金属薄板１１に引張力を作用させるためのシリンダ装置３０と枠１３に押圧力を作用させるシリンダ装置３５とを別個に設けているが、本発明はこの構成に限定されず、共通のシリンダ装置を用いることも可能である。以下、その場合の実施形態を説明する。

図７は本発明の第二の実施形態に係る枠貼り装置に用いる板張り・枠押しユニット２１Ａを示すものである。この板張り・枠押しユニット２１Ａでは、支持台２４Ａに補助支持台３２Ａを取り付け、その補助支持台３２Ａに直動案内３３を介して枠押し部材３４Ａを移動可能に保持させ、その枠押し部材３４Ａを連結ロッド５０によって、シリンダ装置３０Ａのピストンロッド３０ａに連結している。シリンダ装置３０Ａは、そのシリンダ３０ｂをクランプ２７を保持した移動台２６に保持させている。この構成により、シリンダ装置３０Ａを作動させることで、移動台２６と枠押し部材３４Ａとを互いに離れる方向（矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向）及び近づく方向に移動させることができ、且つその際に移動台２６と枠押し部材３４Ａとに付与する力を同一とすることができる。なお、５５は、連結ロッド５０を図面で右方向に押して枠押し部材３４Ａを後退位置に戻すためのばねである。その他の構造は図５、６に示す実施形態の板張り・枠押しユニット２１と同様である。図７に示す板張り・枠押しユニット２１Ａは、図１に示す枠貼り装置２０における板張り・枠押しユニット２１に代えて用いられる。

図７に示す板張り・枠押しユニット２１Ａを用いた枠貼り装置においても、枠押し部材３４Ａの上に枠１３を乗せ、その上に金属薄板１１を乗せ、クランプ２７で把持させる。次いで、図７（ｂ）に示すように、シリンダ装置３０Ａを、そのピストンロッド３０ａが延び出す方向に作動させて移動台２６及びそれに保持したクランプ２７を矢印Ａ方向に移動させると共に枠押し部材３４Ａを矢印Ｂ方向に移動させる。これにより、クランプ２７によって金属薄板１１に引張力を作用させると共に、その引張力に等しい大きさの押圧力を枠押し部材３４Ａを介して枠１３に加えることができる。そして、金属薄板１１の４辺にそれぞれ複数個ずつ配置しているクランプ２７に加えている引張力を調整して金属薄板１１をゆがみやたるみの無い状態で且つ各開口部が所定の寸法精度範囲内に位置する状態とした後、その金属薄板１１を枠１３にスポット溶接して固定する。この際、クランプ２７が金属薄板１１に引張力を作用させている領域に重なる枠１３の領域に、その引張力に等しい大きさの押圧力を枠押し部材３４Ａが作用させて弾性変形させているので、金属薄板１１と枠１３にはそれぞれ同じ大きさの、且つ互いに反対方向の復元力が生じており、このため、金属薄板１１及び枠１３を開放した際、金属薄板１１の復元力（引張力）は枠１３の復元力で相殺され、枠１３が金属薄板１１で引っ張られて変形するということがなく、従って金属薄板１１は収縮せず、所定の引張力を加えた状態に保たれる。かくして、剛性の小さい安価な枠１３を用いて、金属薄板１１をゆがみやたるみの無い状態で且つ各開口部が所定の寸法精度範囲内に位置する状態に保持することができる。

図７に示す板張り・枠押しユニット２１Ａでは、共通のシリンダ装置３０Ａによって、金属薄板１１に対する引張力付与と枠１３に対する押圧力付与を行うことができ、装置構造や制御系を簡略化できると共に、金属薄板１１に付与する引張力と枠１３に付与する押圧力を同一とすることができ、金属薄板１１を枠１３に固定し、次いで開放した後の金属薄板１１の収縮を一層確実に防止して、金属薄板１１をゆがみやたるみの無い状態で且つ各開口部が所定の寸法精度範囲内に位置する状態に保持することができるといった利点が得られる。

図８は本発明の第三の実施形態に係る枠貼り装置に用いる板張り・枠押しユニット２１Ｂを示すものである。この板張り・枠押しユニット２１Ｂでは、支持台２４Ｂの幅を広くしてその上面に長いレール５７を設け、そのレール５７に直動案内２５を介して移動台２６を移動可能に保持させると共に直動案内３３を介して枠押し部材３４Ｂを移動可能に保持させている。そして、その枠押し部材３４Ｂを連結ロッド５０Ｂを介して、移動台２６に保持されているシリンダ装置３０Ｂのピストンロッド３０ａに連結している。その他の構造は、図７に示す板張り・枠押しユニット２１Ａと同様である。図８の板張り・枠押しユニット２１Ｂにおいても、図８（ｂ）に示すように、シリンダ装置３０Ｂを作動させることで、移動台２６及びそれに保持したクランプ２７を矢印Ａ方向に移動させると共に枠押し部材３４Ｂを矢印Ｂ方向に移動させ、クランプ２７によって金属薄板１１に引張力を作用させると共に、その引張力に等しい大きさの押圧力を枠押し部材３４Ｂを介して枠１３に加えることができる。この実施形態では、移動台２６と枠押し部材３４Ｂとを共通のレール５７に移動可能に保持させたことにより、構造を簡略化できる利点が得られる。

図９は本発明の第四の実施形態に係る枠貼り装置に用いる板張り・枠押しユニット２１Ｃを示すものである。この板張り・枠押しユニット２１Ｃでは、支持台２４Ｃの上に直動案内６０を介して補助移動台６１を移動可能に保持させ、その補助移動台６１の上に直動案内２５を介して移動台２６を移動可能に保持させている。そして、補助移動台６１に枠押し部材３４Ｃを取り付け、移動台２６にシリンダ装置３０Ｃのシリンダ３０ｂを取り付けると共にそのピストンロッド３０ａを補助移動台６１に連結している。また、枠押し部材３４Ｃを後退位置に戻すためのばね６３も設けている。その他の構造は、図７に示す板張り・枠押しユニット２１Ｂと同様である。図９の板張り・枠押しユニット２１Ｃにおいても、図９（ｂ）に示すように、シリンダ装置３０Ｃを作動させることで、移動台２６及びそれに保持したクランプ２７を矢印Ａ方向に移動させると共に補助移動台６１を介して枠押し部材３４Ｃを矢印Ｂ方向に移動させ、クランプ２７によって金属薄板１１に引張力を作用させると共に、その引張力に等しい大きさの押圧力を枠押し部材３４Ｃを介して枠１３に加えることができる。この実施形態では、補助移動台６１と移動台２６を重ねて配置したことで、板張り・枠押しユニット２１Ｃの幅を小さくできるという利点が得られる。

図１０は本発明の更に他の実施の形態に係る枠貼り装置２０Ｄを示す概略平面図である。この実施の形態に係る枠貼り装置２０Ｄでは、所定位置に置かれる金属薄板１１の４辺にそれぞれ、複数の板張り・枠押しユニット２１を配置し、更に、その金属薄板１１の角部にも対角線方向に板張り・枠押しユニット２１を配置している。その他の構成は図１の実施の形態と同様である。図１０に示す実施の形態においても、金属薄板１１を各板張り・枠押しユニット２１のクランプ２７で把持し、引張って平坦に整え、押圧状態の枠に固定するが、その際、金属薄板１１をまず角度に配置しているクランプ２７で対角線方向に引っ張り、次いで、４辺のクランプ２７で縦横両方向に引っ張る。このように、まず、金属薄板１１の４つの角部を対角線方向に引っ張ることで、金属薄板１１を全体的に引き伸ばすことができ、その後、各辺を引っ張ることで、角部をはさむ位置に配置されたクランプ２７同志の干渉を小さくしながら金属薄板全面に縦横方向の引張力を作用させることができ、これにより、金属薄板１１をきわめてゆがみやたるみの無い状態に且つ開口部１２を所望の寸法精度を保った位置に保持し、その状態で枠１３に固定できるという利点が得られる。

以上に、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で種々変更可能である。例えば、クランプが把持した金属薄板に引張力を作用させるよう該クランプを移動させるクランプ移動手段や、枠押し部材が前記枠に押圧力を作用させるよう前記枠押し部材を移動させる枠押し部材移動手段は、実施形態に示すシリンダ装置に限らず、モータを利用したもの等に変更してもよい。また、上記した実施の形態では、複数のクランプ２７にそれぞれ引張力を付与するためのシリンダ装置３０に供給する作動流体圧を個々に調整可能として各クランプ２７が金属薄板１１に付与する引張力を個々に調整可能としている。この構成は、金属薄板１１に加える引張力を精密に調整できるので、ゆがみやたるみの生じやすい金属薄板１１でも、きわめて平坦な状態に引張って保持できる利点が得られるが、本発明はこの構成に限らず、例えば、比較的容易に平坦な状態に引張って保持できる金属薄板を用いる場合には、各辺に配置した複数のクランプを、例えば、開口部に対応したクランプを第１の組とし、非開口部に対応したクランプを第二の組とするように、複数の組に分け、各組のクランプに連結されたシリンダ装置への作動流体圧を共通に調整するようにしてもよい。

また、金属薄板１１の各辺に配置する板張り・枠押しユニット２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ等は、必ずしも、それぞれのクランプ２７が開口部１２と非開口部のそれぞれに合わせた位置となるように配置する場合に限らず、開口部と非開口部を適宜組み合わせ、広い幅を把持するように変更するとか、更に細かく分割した領域を把持できるよう、更に多くのクランプを用いるといった変更を加えても良い。いずれにしても、使用する金属薄板の特性に応じて、その金属薄板をゆがみやたるみの無い状態に引張って保持できるように、板張り・枠押しユニット（のクランプ）の使用数や配置を定めれば良い。更に、上記した実施の形態では、金属薄板１１の４辺にそれぞれ、複数の板張り・枠押しユニットを配置したが、これに限らず、互いに対面する２辺のみに複数の板張り・枠押しユニットを配置するように変更してもよい。ただし、この場合には、開口部１２のスリットを平行に引き揃えることができるよう、スリットと同方向の両端に複数の板張り・枠押しユニットを配置することが望ましい。

本発明の実施の形態に係る金属薄板の枠貼り装置の概略平面図 図１に示す枠貼り装置による枠貼り動作の手順を示す概略断面図 図１に示す枠貼り装置で取り扱う金属薄板と枠を示す概略斜視図 枠貼り後の金属薄板と枠を示す概略斜視図 図１の枠貼り装置に用いている板張り・枠押しユニットを、クランプを開いた状態で示す部分断面概略側面図 （ａ）、（ｂ）は図５に示す板張り・枠押しユニットを、クランプを閉じた状態で且つ異なる作動状態で示す部分断面概略側面図 （ａ）、（ｂ）は第二の実施の形態に用いる板張り・枠押しユニットを、クランプを閉じた状態で且つ異なる作動状態で示す部分断面概略側面図 （ａ）、（ｂ）は第三の実施の形態に用いる板張り・枠押しユニットを、クランプを閉じた状態で且つ異なる作動状態で示す部分断面概略側面図 （ａ）、（ｂ）は第四の実施の形態に用いる板張り・枠押しユニットを、クランプを閉じた状態で且つ異なる作動状態で示す部分断面概略側面図 本発明の更に他の実施の形態に係る金属薄板の枠貼り装置の概略平面図 多面付け蒸着マスクの両端を、それぞれ１個のクランプで把持して引っ張る状態を示す概略平面図 従来の多面付け蒸着マスクの１例を示す概略斜視図

符号の説明

１１ 金属薄板
１２ 開口部
１３ 枠
１４ 開口部
１５ 易切断線
１７ 蒸着マスク装置
２０、２０Ｄ 金属薄板の枠貼り装置
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ 板張り・枠押しユニット
２２ 支持レール
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ 支持台
２５、３３ 直動案内
２６ 移動台
２７ クランプ
２７ａ 固定爪
２７ｂ 可動爪
２８ トグルジョイント
２９、３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３５ シリンダ装置
３０ａ ピストンロッド
３０ｂ シリンダ
３２、３２Ａ 補助支持台
３４、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ 枠押し部材
３４ａ 支持面
３６ ストッパ板
４０ スポット溶接機
４２ スポット溶接部
５０、５０Ｂ 連結ロッド
５５ ばね
６０ 直動案内
６１ 補助移動台

Claims (10)

1. 矩形状の金属薄板を矩形状の枠の上に位置させる工程と、前記金属薄板の少なくとも互いに向かい合った２辺のそれぞれを、複数のクランプで把持し、引張力を加えることで前記金属薄板を張った状態とする張り工程と、前記枠の、各クランプが金属薄板に引張力を作用させている領域に重なる領域に、前記金属薄板に加える引張力とは反対方向の弾性変形を生じさせるよう、前記枠に押圧力を加える押圧工程と、引っ張った状態の金属薄板を押圧した状態の枠に固定する工程とを有することを特徴とする金属薄板の枠貼り方法。
2. 前記クランプを、前記金属薄板の４辺のそれぞれに配して前記金属薄板を縦横両方向に引っ張り、且つ前記枠の４辺をそれぞれ縦横両方向に押圧する構成としたことを特徴とする請求項１記載の金属薄板の枠貼り方法。
3. 前記クランプで金属薄板に加える引張力と、前記枠の、前記クランプが引張力を加える領域に重なる領域に加える押圧力の大きさを等しくしたことを特徴とする請求項１又は２記載の金属薄板の枠貼り方法。
4. 前記金属薄板が多数のスリットを備えた矩形状の開口部を並べて形成した構成であり、前記複数のクランプが、開口部と非開口部に合わせて配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の金属薄板の枠貼り方法。
5. 矩形状の金属薄板を張った状態で矩形状の枠に固定する枠貼り装置であって、所定位置に配置される前記枠及びその上に配置される前記金属薄板の少なくとも向かい合った２辺のそれぞれに、複数個ずつ位置するように設けられた複数の板張り・枠押しユニットを備え、各板張り・枠押しユニットが、前記金属薄板を把持するクランプと、該クランプが把持した金属薄板に引張力を作用させるよう該クランプを移動させるクランプ移動手段と、前記枠の、前記クランプが金属薄板に引張力を作用させている領域に重なる領域に、前記クランプによる引張力とは反対方向の弾性変形を生じさせるよう、前記枠に押圧力を作用させうるように配置された枠押し部材と、該枠押し部材が前記枠に押圧力を作用させるよう前記枠押し部材を移動させる枠押し部材移動手段とを備えていることを特徴とする金属薄板の枠貼り装置。
6. 前記板張り・枠押しユニットが、所定位置に配置される前記枠及びその上に配置される前記金属薄板の４辺のそれぞれに、複数個ずつ設けられていることを特徴とする請求項５記載の金属薄板の枠貼り装置。
7. 前記クランプ移動手段及び枠押し部材移動手段が、共通のシリンダ装置を備えており、該シリンダ装置が前記クランプ及び枠押し部材に対して、両者を互いに離れる方向及び接近する方向に移動させるように連結されていることを特徴とする請求項５又は６記載の金属薄板の枠貼り装置。
8. 前記枠押し部材が、前記枠を乗せて支持する支持面を備えていることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項記載の金属薄板の枠貼り装置。
9. 前記金属薄板が多数のスリットを備えた矩形状の開口部を、並べて形成した構成であり、前記複数の板張り・枠押しユニットのクランプが、前記開口部と非開口部に合わせて配置されていることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項記載の金属薄板の枠貼り装置。
10. 前記複数の板張り・枠押しユニットのクランプ移動手段が付与する引張力を、各板張り・枠押しユニット毎に調整可能としたことを特徴とする請求項５から９のいずれか１項記載の金属薄板の枠貼り装置。

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