熱圧着用ローラ
【課題】本発明は構造が簡単で組み立てやメンテナンスがしやすく、多少の凹凸があっても確実に熱圧着ができる強度があり、しかも、広い面積で均一な張り合わせが可能な温度分布の均一性が大きい熱圧着用ローラを提供するのに、中空ローラと、その中空ローラの中空内に固定式の加熱素子とを有する加熱ローラにあって、その中空ローラが少なくとも二重構造になっていている場合の中空ローラの内管部材の固定方法。
【解決手段】、中空ローラの内管部材は中空ローラの外管部材から差し込まれたピンにより固定されている。
【解決手段】、中空ローラの内管部材は中空ローラの外管部材から差し込まれたピンにより固定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板などのシート状基板にフィルムを熱圧着するフィルムラミネート装置などに使用される熱圧着用ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板は回路を形成する過程で、一般にドライフィルムと呼ばれるフィルムを基板に熱圧着して露光、エッチングを行うことにより所定の回路パターンを形成する場合がある。この時、プリント配線板の表面には凹凸がある場合が多く、フィルムを基板にすき間なく張り合わせるために、熱圧着用ローラとしては圧着強度がある鉄系のローラが一般に採用されている。
【０００３】
また、上記のローラを加熱するのに内部に加熱素子を組み込むが、加熱素子もローラと一体的であるほうが熱伝導の点からすれば好ましいけれども、電気的な配線が必要な加熱素子を回転させるには、配線の接触箇所が必要になり、また、その部分が接触不良を起こさないように定期的な接触部品の交換などのメンテナンスが必要になる面倒さがあるために、ローラを中空にしてその中空内部に固定式の加熱素子を設けている。
【０００４】
しかし、加熱素子と回転するローラ間にすき間があると、熱が伝わりにくく、ローラと加熱素子の温度差が大きくなりやすい。このため、特に、金属の中でも比較的熱伝導が小さい鉄系のローラに使用すると温度調整が困難になりやすく、また、ローラの軸方向の温度分布も不均一になりやすい。
そのために、ローラの内管部材をローラの外管部材よりも熱伝導率が大きい部材にする二重構成していた（たとえば、特許公開２００２−００１８２２公報）。また、図２に示すように、内管部材が必要以上動かないように、ローラ取付可動部材６に設けた押さえ部１２と外管部材３の端部に設けた止め部１１の両端で挟む方法も採用されていた。
【特許文献１】特開２００２−００１８２２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、内管部材を両端で挟む方法では、もし内管部材の寸法が外管部材の寸法より熱膨張しすぎると挟みきれずに、破損などの問題を起こしてしまう。また、ローラ取付可動部材に設けた押さえ部と外管部材の端部に設けた止め部の加工工数が追加されコストアップになってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、中空ローラと、前記中空ローラの中空内に固定式の加熱素子とを有する加熱ローラにあって、前記中空ローラが少なくとも二重構造になっていて、前記中空ローラの内管部材は前記中空ローラの外管部材から差し込まれたピンにより固定されていることを特徴とする熱圧着用ローラを提供するものである。
また、前記ピンは、前記中空ローラの内管部材の中央に一本で固定されていることを特徴とする上記の熱圧着用ローラを提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上の通り、本発明によれば、熱圧着用中空ローラの内管部材が、外管部材から差し込まれたピンにより固定されているので、構造が簡単で組み立てがしやすくまた、使用中に内管部材がずれていかない熱圧着用ローラを提供できる。
また、中空ローラの内管部材が、中央でかつピン一本で固定されているので、内管部材と外管部材との長さ方向の伸び縮みよるずれを最小限度に留めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、１は中空ローラであり、二重管構造になっている。中空ローラ１の内側は銅またはアルミニュウム、または、銅に銀、クロムなどを添加した合金、アルミニュウムにマンガン、シリコンなどを添加した合金からなる内管部材２で、外側は、鉄または鉄にニッケル、マンガン、モリブデン、シリコンなどを添加した合金やステンレスからなる外管部材３で、表面には、耐熱性、弾性、または剥離性をもたせるために一般的にシリコンゴムやフッ素ゴムなどの弾性部材４が焼き付けされている。外管部材３と弾性部材４の間にニッケルなどのめっき層を設けてもかまわない。中空ローラ１は両端をローラ軸受部５で支えられ、ローラ取付可動部材６に取付、回転する。
【０００９】
１０はピンで、くさび状でもかまわないが、直径が１ｍｍから１０ｍｍ程度の円錐状のものが使用できる。
円錐状である理由は、穴の位置合わせを容易にするために、外管部材３に内管部材２を所定の位置に挿入固定後、外管部材３の外面から内管部材２の内側まで回転ドリルで一括穿孔後、そのままピンを打ち込むためである。
内管部材２の肉厚が厚い場合のは、内管部材の途中まで穿孔したほうが、加熱素子７にピン１０先が接触するのを防止することができる。
最終のピン１０の長さは、外管部材３と内管部材２との合計の肉厚か若干短めではあるが、始めの長さを合計の肉厚にし、ピンの外管部材３外面から少し残し、残し部分を研磨削除するようにするとピン１０先端が内管部材２から飛び出ることがない。
ピン１０の数は、一本が好ましい。予備的に２本以上打ち込んでかまわないが、ピン１０の位置は、内管部材の長さ方向の中央でまた位置をそろえるのが好ましい。そのことにより、内管部材と外管部材との長さ方向の伸び縮みよるずれを最小限度に留めるとともに、ピン間ストレスを最小限にとどめることができる。
また、ピン１０の材質は、腐食や熱的伸び縮みの点から外管部材と同じものが好ましいが、同系の材料であれば、より高強度のものが好ましい。
【００１０】
銅の熱伝導率は約４００Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1、線膨張率は約１７×１０-6で、アルミニュウムの熱伝導率は約２４０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1、線膨張率は約２３×１０-6と大きく、特に熱伝導率が大きい銅が好ましい。それに比べて、鉄の熱伝導率は約８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1、線膨張率は約１２×１０-6、そしてステンレスの熱伝導率は約１６Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1、線膨張率は１２〜１６×１０-6程度と小さい。
【００１１】
加熱素子の熱が、ローラ内管部材である銅やアルミニュウムの一部分に伝達されたとしても、銅やアルミニュウムは熱伝導率が大きいために、ローラと加熱素子の温度差を大きくとらなくともローラ内管部材全体に素早く伝わり、ローラの軸方向にもより均一な熱の伝導体となるため、ローラ外管部材が熱伝導の遅い鉄またはステンレスであってもローラ全体としては温度分布のむらの低減を図ることができる。
【００１２】
また、銅やアルミニュウムの線膨張率が鉄やステンレスの線膨張率よりも大きいために、室温では内管部材の外径を外管部材の内径より小さくして外管部材に挿入しやすくしても、加熱により内管部材が外管部材より膨張するので二重構造が一体化し、熱が伝わりやすくなる。
【００１３】
中空ローラ１の外管部材３は圧着強度を得るために、実用的な１００ｍｍ程度のローラ長さに対してその肉厚は５ｍｍ以上、好ましくは、１０ｍｍ以上を必要とする。また、肉厚が１００ｍｍ以上ではローラ自体が重くなり、ローラ軸受部５やローラ取付可動部材６に負担がかかるばかりか、設定温度に達するまでに時間がかかり作業性を悪化させる。内管部材２の肉厚は５〜５０ｍｍ程度、弾性部材４の肉厚は０．１〜５ｍｍ程度が適当である。
【００１４】
中空ローラ１の中空部分には棒状の加熱素子７を挿入し、加熱素子固定治具８により固定する。加熱素子７は図では示していないが、外部に設けた電源、温度制御回路に電気的に接続されている。加熱素子７はニクロム線などの電気的抵抗体が組み込まれていて、通電して発熱する。加熱素子７と中空ローラ１のすき間を一定に保つために、その両端部にヒータ軸受部９を適宜設ける。
【００１５】
中空ローラ１をたとえば、内側が銅、中間がアルミニュウム、そして、外側が鉄のように三層構造にし、軽くして軸受部５の負担を軽くすることができる。
【実施例１】
【００１６】
次に、本発明の実施例について説明する。
中空ローラの内管部材は、外径が４０ｍｍで内径が２２ｍｍ、長さが８００ｍｍの銅製とし、中空ローラの外管部材は外径が８３ｍｍで内径が４０ｍｍ、長さが軸を含め９００ｍｍの鉄製とする。
次に、外管部材に内管部材を挿入固定し、内管部材の長さ方向の中央部分に、直径が５ｍｍの穴を回転ドリルにより一括穿孔し貫通後、その状態で、外管部材と同じ鉄製で直径が５ｍｍ、長さが６１ｍｍのピンを１ｍｍ程度残して打ち込む。
次に、外管部材の表面を全体的に研磨平坦化し、表面に厚さ３ｍｍのシリコンゴムの焼き付け層を設ける。加熱素子は、外径が２０ｍｍ、加熱有効長さが７４０ｍｍのものを使用する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態の断面図を示す。
【図２】従来例の断面図を示す。
【符号の説明】
【００１８】
１…中空ローラ、２…内管部材、３…外管部材、４…弾性部材、５…ローラ軸受部、６…ローラ取付可動部材、７…加熱素子、８…加熱素子固定治具、９…ヒータ軸受部、１０…ピン、１１…止め部、１２…押さえ部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板などのシート状基板にフィルムを熱圧着するフィルムラミネート装置などに使用される熱圧着用ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板は回路を形成する過程で、一般にドライフィルムと呼ばれるフィルムを基板に熱圧着して露光、エッチングを行うことにより所定の回路パターンを形成する場合がある。この時、プリント配線板の表面には凹凸がある場合が多く、フィルムを基板にすき間なく張り合わせるために、熱圧着用ローラとしては圧着強度がある鉄系のローラが一般に採用されている。
【０００３】
また、上記のローラを加熱するのに内部に加熱素子を組み込むが、加熱素子もローラと一体的であるほうが熱伝導の点からすれば好ましいけれども、電気的な配線が必要な加熱素子を回転させるには、配線の接触箇所が必要になり、また、その部分が接触不良を起こさないように定期的な接触部品の交換などのメンテナンスが必要になる面倒さがあるために、ローラを中空にしてその中空内部に固定式の加熱素子を設けている。
【０００４】
しかし、加熱素子と回転するローラ間にすき間があると、熱が伝わりにくく、ローラと加熱素子の温度差が大きくなりやすい。このため、特に、金属の中でも比較的熱伝導が小さい鉄系のローラに使用すると温度調整が困難になりやすく、また、ローラの軸方向の温度分布も不均一になりやすい。
そのために、ローラの内管部材をローラの外管部材よりも熱伝導率が大きい部材にする二重構成していた（たとえば、特許公開２００２−００１８２２公報）。また、図２に示すように、内管部材が必要以上動かないように、ローラ取付可動部材６に設けた押さえ部１２と外管部材３の端部に設けた止め部１１の両端で挟む方法も採用されていた。
【特許文献１】特開２００２−００１８２２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、内管部材を両端で挟む方法では、もし内管部材の寸法が外管部材の寸法より熱膨張しすぎると挟みきれずに、破損などの問題を起こしてしまう。また、ローラ取付可動部材に設けた押さえ部と外管部材の端部に設けた止め部の加工工数が追加されコストアップになってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、中空ローラと、前記中空ローラの中空内に固定式の加熱素子とを有する加熱ローラにあって、前記中空ローラが少なくとも二重構造になっていて、前記中空ローラの内管部材は前記中空ローラの外管部材から差し込まれたピンにより固定されていることを特徴とする熱圧着用ローラを提供するものである。
また、前記ピンは、前記中空ローラの内管部材の中央に一本で固定されていることを特徴とする上記の熱圧着用ローラを提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上の通り、本発明によれば、熱圧着用中空ローラの内管部材が、外管部材から差し込まれたピンにより固定されているので、構造が簡単で組み立てがしやすくまた、使用中に内管部材がずれていかない熱圧着用ローラを提供できる。
また、中空ローラの内管部材が、中央でかつピン一本で固定されているので、内管部材と外管部材との長さ方向の伸び縮みよるずれを最小限度に留めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、１は中空ローラであり、二重管構造になっている。中空ローラ１の内側は銅またはアルミニュウム、または、銅に銀、クロムなどを添加した合金、アルミニュウムにマンガン、シリコンなどを添加した合金からなる内管部材２で、外側は、鉄または鉄にニッケル、マンガン、モリブデン、シリコンなどを添加した合金やステンレスからなる外管部材３で、表面には、耐熱性、弾性、または剥離性をもたせるために一般的にシリコンゴムやフッ素ゴムなどの弾性部材４が焼き付けされている。外管部材３と弾性部材４の間にニッケルなどのめっき層を設けてもかまわない。中空ローラ１は両端をローラ軸受部５で支えられ、ローラ取付可動部材６に取付、回転する。
【０００９】
１０はピンで、くさび状でもかまわないが、直径が１ｍｍから１０ｍｍ程度の円錐状のものが使用できる。
円錐状である理由は、穴の位置合わせを容易にするために、外管部材３に内管部材２を所定の位置に挿入固定後、外管部材３の外面から内管部材２の内側まで回転ドリルで一括穿孔後、そのままピンを打ち込むためである。
内管部材２の肉厚が厚い場合のは、内管部材の途中まで穿孔したほうが、加熱素子７にピン１０先が接触するのを防止することができる。
最終のピン１０の長さは、外管部材３と内管部材２との合計の肉厚か若干短めではあるが、始めの長さを合計の肉厚にし、ピンの外管部材３外面から少し残し、残し部分を研磨削除するようにするとピン１０先端が内管部材２から飛び出ることがない。
ピン１０の数は、一本が好ましい。予備的に２本以上打ち込んでかまわないが、ピン１０の位置は、内管部材の長さ方向の中央でまた位置をそろえるのが好ましい。そのことにより、内管部材と外管部材との長さ方向の伸び縮みよるずれを最小限度に留めるとともに、ピン間ストレスを最小限にとどめることができる。
また、ピン１０の材質は、腐食や熱的伸び縮みの点から外管部材と同じものが好ましいが、同系の材料であれば、より高強度のものが好ましい。
【００１０】
銅の熱伝導率は約４００Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1、線膨張率は約１７×１０-6で、アルミニュウムの熱伝導率は約２４０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1、線膨張率は約２３×１０-6と大きく、特に熱伝導率が大きい銅が好ましい。それに比べて、鉄の熱伝導率は約８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1、線膨張率は約１２×１０-6、そしてステンレスの熱伝導率は約１６Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1、線膨張率は１２〜１６×１０-6程度と小さい。
【００１１】
加熱素子の熱が、ローラ内管部材である銅やアルミニュウムの一部分に伝達されたとしても、銅やアルミニュウムは熱伝導率が大きいために、ローラと加熱素子の温度差を大きくとらなくともローラ内管部材全体に素早く伝わり、ローラの軸方向にもより均一な熱の伝導体となるため、ローラ外管部材が熱伝導の遅い鉄またはステンレスであってもローラ全体としては温度分布のむらの低減を図ることができる。
【００１２】
また、銅やアルミニュウムの線膨張率が鉄やステンレスの線膨張率よりも大きいために、室温では内管部材の外径を外管部材の内径より小さくして外管部材に挿入しやすくしても、加熱により内管部材が外管部材より膨張するので二重構造が一体化し、熱が伝わりやすくなる。
【００１３】
中空ローラ１の外管部材３は圧着強度を得るために、実用的な１００ｍｍ程度のローラ長さに対してその肉厚は５ｍｍ以上、好ましくは、１０ｍｍ以上を必要とする。また、肉厚が１００ｍｍ以上ではローラ自体が重くなり、ローラ軸受部５やローラ取付可動部材６に負担がかかるばかりか、設定温度に達するまでに時間がかかり作業性を悪化させる。内管部材２の肉厚は５〜５０ｍｍ程度、弾性部材４の肉厚は０．１〜５ｍｍ程度が適当である。
【００１４】
中空ローラ１の中空部分には棒状の加熱素子７を挿入し、加熱素子固定治具８により固定する。加熱素子７は図では示していないが、外部に設けた電源、温度制御回路に電気的に接続されている。加熱素子７はニクロム線などの電気的抵抗体が組み込まれていて、通電して発熱する。加熱素子７と中空ローラ１のすき間を一定に保つために、その両端部にヒータ軸受部９を適宜設ける。
【００１５】
中空ローラ１をたとえば、内側が銅、中間がアルミニュウム、そして、外側が鉄のように三層構造にし、軽くして軸受部５の負担を軽くすることができる。
【実施例１】
【００１６】
次に、本発明の実施例について説明する。
中空ローラの内管部材は、外径が４０ｍｍで内径が２２ｍｍ、長さが８００ｍｍの銅製とし、中空ローラの外管部材は外径が８３ｍｍで内径が４０ｍｍ、長さが軸を含め９００ｍｍの鉄製とする。
次に、外管部材に内管部材を挿入固定し、内管部材の長さ方向の中央部分に、直径が５ｍｍの穴を回転ドリルにより一括穿孔し貫通後、その状態で、外管部材と同じ鉄製で直径が５ｍｍ、長さが６１ｍｍのピンを１ｍｍ程度残して打ち込む。
次に、外管部材の表面を全体的に研磨平坦化し、表面に厚さ３ｍｍのシリコンゴムの焼き付け層を設ける。加熱素子は、外径が２０ｍｍ、加熱有効長さが７４０ｍｍのものを使用する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態の断面図を示す。
【図２】従来例の断面図を示す。
【符号の説明】
【００１８】
１…中空ローラ、２…内管部材、３…外管部材、４…弾性部材、５…ローラ軸受部、６…ローラ取付可動部材、７…加熱素子、８…加熱素子固定治具、９…ヒータ軸受部、１０…ピン、１１…止め部、１２…押さえ部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空ローラと、前記中空ローラの中空内に固定式の加熱素子とを有する加熱ローラにあって、前記中空ローラが少なくとも二重構造になっていて、前記中空ローラの内管部材は前記中空ローラの外管部材から差し込まれたピンにより固定されていることを特徴とする熱圧着用ローラ。
【請求項２】
前記ピンは、前記中空ローラの内管部材の中央に一本で固定されていることを特徴とする請求項１の熱圧着用ローラ。
【請求項１】
中空ローラと、前記中空ローラの中空内に固定式の加熱素子とを有する加熱ローラにあって、前記中空ローラが少なくとも二重構造になっていて、前記中空ローラの内管部材は前記中空ローラの外管部材から差し込まれたピンにより固定されていることを特徴とする熱圧着用ローラ。
【請求項２】
前記ピンは、前記中空ローラの内管部材の中央に一本で固定されていることを特徴とする請求項１の熱圧着用ローラ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１３６９３２（Ｐ２００７−１３６９３２Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３５６７１（Ｐ２００５−３３５６７１）
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【出願人】（０００２３３０００）日立エーアイシー株式会社 (153)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【出願人】（０００２３３０００）日立エーアイシー株式会社 (153)
【Ｆターム（参考）】
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