(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面の全体が密閉され、多数の空隙により表面と背面が連通する多孔性基板からなる吸着パッドを備え、密閉された吸着パッドの背面側を真空ポンプで減圧し、吸着パッドの表面に載置されるシート状被吸着物を吸引し、前記表面に沿って位置決め保持する真空チャックであって、
吸着パッドに、シート状被吸着物の周辺部を空隙を介して吸引し、吸着パッドの表面に沿って位置決め保持する吸気領域を設定し、吸気領域の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１を、吸気領域を除く吸着パッドの表面の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ２より大きくしたことを特徴とする真空チャック。
【請求項２】
吸着パッドは、表面が凸曲面で湾曲する多孔性基板からなり、シート状被吸着物の先端部を位置決め保持する吸着パッドの表面の部位に吸気領域を設定し、吸着パッドの表面に載置される平坦なシート状被吸着物を、凸曲面の表面に沿って位置決め保持することを特徴とする請求項１に記載の真空チャック。
【請求項３】
吸着パッドは、多数の空隙が略等密度に形成され、吸気領域に設定した吸着パッドの背面に多数の第１凹溝が凹設されたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の真空チャック。
【請求項４】
吸気領域に設定した吸着パッドの背面に、複数の第１凹溝と交差し、交差する第１凹溝間を連通する第２凹溝が凹設されていることを特徴とする請求項３に記載の真空チャック。
【請求項５】
吸着パッドが多孔質セラミック基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の真空チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉された背面側を真空ポンプで減圧し、表面から背面に連通する多数の空隙を介して吸着パッドの表面に載置される被吸着物を吸着して位置決めする真空チャックに関し、更に詳しくは、巻き癖の残る等の原因で一部が吸着パッドの表面から離れて載置されるシート状被吸着物を確実に吸着パッドの表面に沿って位置決めする真空チャックに関するものである
【背景技術】
【０００２】
被吸着物を吸引する吸着パッドの表面に対して背面側を真空ポンプで減圧し、表面と背面に連通する貫通孔を介して作業対象の被吸着物を吸引して保持する真空チャックでは、表面側の大気圧に対して背面側の背圧を真空に近い圧力に保つ必要がある。このような真空チャックは、被吸着物が吸着面である表面全体を覆わないと、貫通孔の一部が表面に開口し、貫通孔を通して外気が流入し、表面側と背面側との差圧が充分にとれないので、所定の吸着力が得られないという問題があった。
【０００３】
そこで、吸着パッドの表面側と背面側に連通する多数の貫通孔を細径として、貫通孔全体のコンダクタンスを低下させた真空チャックが特許文献１、特許文献２で知られている。これらの従来の真空チャックによれば、一部の貫通孔が被吸着物に覆われずに表面に開口しても、貫通孔を通して表面から背面側に流れる流量が制限され、表面側と背面側との差圧を一定に保つことができ、表面の一部に載置される被吸着物であっても所定の吸着力で表面上に位置決め保持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭４３−１６１７５号公報
【０００５】
【特許文献２】特許第２６９３７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来の吸着パッドを用いた真空チャックは、工作物への加工工程において、工作物を吸着パッドの表面上に一時的に位置決め保持する用途で用いられるが、工作物がロール等から引き出された可撓性シートである場合には、巻き癖が残り、吸着パッドの表面に載置したときにその先端部が上方に反り、真空チャックの表面に沿って平坦に位置決めできないという問題が生じた。
【０００７】
工作物である被吸着物を吸着する吸着力は、吸着パッドの表面側の大気圧Ｐ１と真空ポンプで吸引する背面側の気圧Ｐ２との差圧ΔＰに比例し、この差圧ΔＰは、真空ポンプの到達圧力をＰｕ、排気効率をＳｅ、吸着パッドのコンダクタンスをＣとして、
ΔＰ＝（Ｐ１−Ｐｕ）・Ｓｅ／（Ｓｅ＋Ｃ）・・・（６）式
で表される。
【０００８】
しかしながら、吸着パッドの表面全体を被吸着物が覆うことがなく、一定の暴露面積を有する上述の真空チャックでは、背面側の気圧Ｐ２を低下させるのに限界があり、先端部の反りを吸着パッドの表面まで吸引する充分な吸着力が得られなかった。
【０００９】
（６）式における吸着パッドのコンダクタンスＣを低下させることにより、反った先端部を吸着するまでの吸着力が得られると考えられていたが、上記差圧ΔＰから得られる被吸着物の吸着力は、被吸着物が吸着パッドの表面に表れる貫通孔の開口を覆う条件の下で算定される値であるので、上方に反り、吸着パッドの表面から離れた可撓性シートの先端部は、コンダクタンスＣを低下させても表面まで吸着させることができず、可撓性シートへの加工の障害となっていた。
【００１０】
また、吸着パッドが円筒体であるサクションロールにより平坦な可撓性シートを円筒の外周面に沿って位置決め保持する場合にも、吸着パッドの表面から可撓性シートの先端部が離れた状態で載置されるので、サクションロールの外周面まで吸着させることができないことがあった。
【００１１】
従って、表面の一部に載置される被吸着物であっても所定の吸着力で表面上に位置決め保持することが可能な上記従来の真空チャックであっても、吸着パッドの表面へ載置する際に、一部に表面と隙間が生じているようなシート状被吸着物については、その全体を吸着パッドの表面に沿って吸着し位置決め保持することができないという課題が残されていた。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、吸着物の表面に対し周辺部が相対的に湾曲しているシート状被吸着物であっても、その全体を吸着パッドの表面に沿って確実に位置決め保持する真空チャックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の真空チャックは、側面の全体が密閉され、多数の空隙により表面と背面が連通する多孔性基板からなる吸着パッドを備え、密閉された吸着パッドの背面側を真空ポンプで減圧し、吸着パッドの表面に載置されるシート状被吸着物を吸引し、前記表面に沿って位置決め保持する真空チャックであって、吸着パッドに、シート状被吸着物の周辺部を空隙を介して吸引し、吸着パッドの表面に沿って位置決め保持する吸気領域を設定し、吸気領域の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１を、吸気領域を除く吸着パッドの表面の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ２より大きくしたことを特徴とする。
【００１４】
シート状被吸着物の周辺部下方の吸気領域では、単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１が大きいので、吸着パッドの空隙へ流れる流量が増加し、シート状被吸着物の周辺部と吸着パッドの表面に隙間があっても、シート状被吸着物は、吸気領域の表面側から背面側へ流れる風圧により吸気領域の表面に押し付けられ、表面に沿って位置決め保持される。
【００１５】
シート状被吸着物の周辺部を位置決め保持する吸気領域は、吸着パッドの表面全体の一部であるので、吸気領域の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１を、吸気領域を除く吸着パッドの表面の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ２より大きくしても、背面側の気圧Ｐ２を減圧し、表面の一部に暴露領域（被吸着物で覆われない領域）が発生している状態で、シート状被吸着物を位置決め保持する充分な吸着力が得られる。
【００１６】
請求項２の真空チャックは、吸着パッドが、表面が凸曲面で湾曲する多孔性基板からなり、シート状被吸着物の先端部を位置決め保持する吸着パッドの表面の部位に吸気領域を設定し、吸着パッドの表面に載置される平坦なシート状被吸着物を、凸曲面の表面に沿って位置決め保持することを特徴とする。
【００１７】
平坦なシート状被吸着物の先端部と吸着パッドの表面に隙間があっても、シート状被吸着物の先端部が、吸気領域の表面側から背面側へ流れる風圧により吸気領域の表面に押し付けられ、凸曲面である表面に沿って位置決め保持される。
【００１８】
請求項３の真空チャックは、吸着パッドが多数の空隙が略等密度に形成され、吸気領域に設定した吸着パッドの背面に多数の第１凹溝が凹設されたことを特徴とする。
【００１９】
吸着パッドの空隙は、ほぼ等密度に形成され、第１凹溝が凹設された部位は、表面と背面側の第１凹溝の内頂面との厚さが他の部分に比べて薄く、吸気領域での表面と背面を連通する空隙の平均距離がその平均厚さに比例して短くなるので、吸気領域の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１は、吸気領域を除く他の部分の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ２より大きくなる。
【００２０】
請求項４の真空チャックは、吸気領域に設定した吸着パッドの背面に、複数の第１凹溝と交差し、交差する第１凹溝間を連通する第２凹溝が凹設されていることを特徴とする。
【００２１】
吸気領域の表面と第１凹溝と第２凹溝の内頂面との厚さが吸気領域以外の部分に比べて薄くなるので、吸気領域の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１は、吸気領域を除く他の部分の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ２より大きくなる。
【００２２】
請求項５の真空チャックは、吸着パッドが多孔質セラミック基板であることを特徴とする。
【００２３】
吸着パッドが多孔質セラミック基板からなるので、表面と底面を連通する１μｍ乃至２０μｍの微小径の空隙が高密度で形成され、吸着パッドのコンダクタンスＣｎ１、Ｃｎ２を容易に低下させて、暴露領域が発生していてもシート状被吸着物を位置決め保持する吸着力を発生させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１の発明によれば、巻き癖が残り、周辺部が上方に反ったシート状被吸着物を、吸着パッドの平坦な表面に沿って確実に位置決め保持することができ、また、平坦なシート状被吸着物を凸曲面に湾曲する吸着パッドの表面に沿って確実に位置決め保持することができる。
【００２５】
請求項２の発明によれば、吸着パッドが円筒体や円筒体の一部の多孔性基板から構成されていても、平坦なシート状被吸着物を確実に円筒状の表面に沿って吸着して位置決め保持できる。従って、サクションロールに吸着パッドを用いれば、搬送される平坦な可撓性フィルムをその表面に沿って確実に位置決め支持することができる。
【００２６】
請求項３の発明によれば、吸気領域に、第１凹溝を形成する簡単な加工で、吸気領域の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１を、吸気領域を除く吸着パッドの表面の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ２より大きくすることができる。
【００２７】
吸着パッドの全体を薄くせず、表面から第１凹溝を凹設するだけなので、吸着パッドの強度を保ちつつ、吸気領域の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１を大きくすることができる。
【００２８】
第１凹溝は吸着パッドの背面から凹設され、吸気領域の表面に凹溝が形成されないので、第１凹溝の凹設部位で吸着力が増加しても、シート状被吸着物を屈曲させたり、シート状被吸着物にサクションマークを残さずに位置決め保持することができる。
【００２９】
請求項４の発明によれば、複数の第１凹溝間を第２凹溝によって連通するので、吸気領域での吸着力のばらつきが減少し、シート状被吸着物を屈曲させずに位置決め保持することができる。
【００３０】
請求項５の発明によれば、吸着パッドをセラミック基板で形成するので、吸気領域の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１を大きくするために、薄型化したり、多数の凹溝を凹設しても、充分な強度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る真空チャック１にシート状被吸着物Ｗを載置した状態を示す説明図である。
【図２】図２は、吸着パッド２の斜め下方からみた斜視図である。
【図３】吸着パッド２の部分省略背面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線端面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線端面図である。
【図６】図６は、真空チャック１の吸引動作を示す説明図である。
【図７】図７は、吸着パッド２へシート状被吸着物Ｗを載置した状態の吸引動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の一実施の形態に係る真空チャック１を図１乃至図７の各図を用いて説明する。真空チャック１は、可撓性シートＷへ印刷や配線などの加工を施す間に、可撓性シートＷを一時的に表面上に位置決め保持する目的で印刷機やプリント基板製造装置の一部の機構として組み込まれたもので、特に図１に示すように、円筒ドラム１１に巻回された帯状の可撓性シートから所定長に裁断された可撓性シートＷの位置決め保持に適している。すなわち、円筒ドラム１１や送りローラ７等で巻き癖が残り、送り方向の先端部Ｗｆが湾曲して上方に反った可撓性シートＷであっても、吸着して表面に沿って位置決め保持する。
【００３３】
真空チャック１は、可撓性シートＷを背面側から吸着してその表面上に位置決め保持する吸着パッド２と、吸着パッド２の全ての側面を密封し、吸着パッド２の背面側を外気と遮断した減圧室３とするチャック本体４と、減圧室３に連通する排気路から排気する真空ポンプ５と、真空ポンプ５の排気効率Ｓｅを検出する為に単位時間あたりの排気量を検出する流量計６を備えているが、流量計６は、排気量を検出した後は、取り除いても良い。
【００３４】
吸着パッド２は、多孔質セラミック基板で形成され、本実施の形態では、平均孔径が１０μｍの空隙がその内部に等密度で形成され、気孔率ｎが３５％のセラミック基板を用いている。内部に無数の空隙が相互に連続して形成されることにより、単位面積あたりで表面と背面を連通する多数の貫通孔が並列に形成されているものとし、吸着パッド２の表面と背面間のコンダクタンスを検討できる。
【００３５】
ここで、気孔率ｎとは、吸着パッド２の単位体積あたりの空隙の体積の比であるが、表面側から背面側に連通する空隙が吸着パッド２内に等密度で形成されているものすれば、吸着パッド２表面の単位面積（例えば１平方センチメートル）に対し、単位面積内に開口する空隙の総開口面積の比率も、空隙の形状と大きさから定まる定数で気孔率ｎに比例するので、ここでは、空隙の表面への開口率を気孔率ｎで表す。セラミック焼結技術を用いれば、平均孔径が１乃至２００μｍの範囲で、気孔率ｎを１０乃至６０％の範囲で多孔質セラミック基板を形成することができるが、気孔率ｎを２０％未満とすると、貫通孔の一部が閉塞し、算定した吸着力が得られない場合があり、また、６０％以上とすると、空隙が増加して強度が劣化し、破損する恐れがある。
【００３６】
図２に示すように、可撓性シートＷの上方に反って載置される周辺部（ここでは、送り方向の先端部Ｗｆ）の下方の吸着パッド２の表面の領域は、吸気領域ＶＥと設定され、吸気領域ＶＥの単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１を、その他の吸着パッド２の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ２に対して大きい値としている。
【００３７】
吸気領域ＶＥの単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１を他の領域に比べて増大させる手段として、吸気領域ＶＥの吸着パッド２の厚さを薄くする、吸気領域ＶＥの気孔率ｎを上げて空隙の平均孔径を拡大させる等の種々の方法があるが、本実施の形態では、吸着パッド２の吸気領域ＶＥを設定した背面に、複数の横凹溝８と横凹溝８に直交する複数の縦凹溝９を凹設し、吸気領域ＶＥの平均単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１を増大させている。
【００３８】
すなわち、図３乃至図５に示す横凹溝８と縦凹溝９が凹設された部位では、表面と凹溝の内頂面との距離が、吸気領域ＶＥ以外の吸着パッド２の表面と背面との距離Ｌ２に対して短く、コンダクタンスは、表面と背面を連通する空隙の距離に反比例する。従って、凹溝８、９が凹設された部位の単位面積あたりのコンダクタンスが増加し、吸気領域ＶＥの全体での単位面積あたりの平均コンダクタンスＣｎ１も増大する。
【００３９】
厚みがＬ２である多孔質セラミック基板に凹溝８、９を凹設することによる吸気領域ＶＥの平均厚みをＬ１、厚みがＬ２の吸気領域ＶＥ以外の吸着パッド２の単位面積あたりのコンダクタンスをＣｎ２として、吸気領域ＶＥの平均単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１は、Ｃｎ１＝（Ｌ２／Ｌ１）・Ｃｎ２であり、Ｌ１／Ｌ２をｋ１（０＜ｋ１＜１）とおけば、
Ｃｎ１＝Ｃｎ２／ｋ１・・（１）式
で表される。
【００４０】
（１）式において、ｋ１は、０＜ｋ１＜１の実数であるので、（１）式は、凹溝８、９を凹設することによる吸気領域ＶＥの平均単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１が、吸気領域ＶＥ以外の領域の単位面積あたりの平均コンダクタンスＣｎ２に比べて増大することを示している。尚、本明細書では、特に説明上の必要がある場合を除き、吸気領域ＶＥの全体での単位面積あたりの平均コンダクタンスＣｎ１を単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１と、吸気領域ＶＥ以外の全体の領域の単位面積あたりの平均コンダクタンスＣｎ２を、単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ２として説明する。
【００４１】
吸着パッド２に等密度で空隙が形成されているので、単位面積あたりの表面と背面をそれぞれ並列に連通する空隙の数は一定であり、吸気領域ＶＥ全体のコンダクタンスＣ１は、吸気領域ＶＥの表面積をＳ１として、Ｃ１＝Ｃｎ１・Ｓ１と、吸気領域ＶＥ以外の吸着パッド２のコンダクタンスＣ２は、吸気領域ＶＥ以外の表面積をＳ２として、Ｃ２＝Ｃｎ２・Ｓ２でそれぞれ表される。従って、凹溝８、９を凹設することよる吸着パッド２全体のコンダクタンスＣ’は、Ｃ’＝Ｃｎ１・Ｓ１＋Ｃｎ２・Ｓ２となり、Ｓ１／Ｓ２をｋ２（０＜ｋ２＜１）とおいて、（１）式を代入すれば、
Ｃ’＝Ｃｎ２・Ｓ２・（ｋ１＋ｋ２）／ｋ１・・（２）式
で表される。
【００４２】
一方、吸気領域ＶＥに凹溝８、９を凹設しない場合の吸着パッド２のコンダクタンスＣは、Ｃ＝Ｃｎ２・（Ｓ１＋Ｓ２）であり、Ｓ１＝Ｓ２・ｋ２であるので、（２）式を用いて、
Ｃ’／Ｃ＝（ｋ１＋ｋ２）／（ｋ１＋ｋ１・ｋ２）・・（３）式
で表される。
【００４３】
（３）式において、ｋ１は０＜ｋ１＜１の実数であるので、（３）式の分母と分子を比較すれば、ｋ１＋ｋ２＞ｋ１＋ｋ１・ｋ２であるので、（３）式は、凹溝８、９を凹設した吸着パッド２のコンダクタンスＣ’が、凹溝８、９を凹設しない吸着パッド２のコンダクタンスＣに比べて増大することを示す。
【００４４】
図６に示すように、多孔質セラミック基板からなる吸着パッド２を用いて、真空チャック１の減圧室３から到達圧力Ｐｕの真空ポンプ５で排気したときの減圧室３内の圧力（以下、背圧という）Ｐ２は、空隙が気体分子の平均自由行程λより直径が充分に小さい円筒であると仮定し、一般に、
【００４５】
【数１】
0005733700.tif 000002
【００４６】
で表される。（４）式において、Ｐ１は、吸着パッド２の表面側の大気圧、Ｓｅは、流量計６で計測される真空ポンプ５の排気効率、ｒは、円筒の半径、Ｌは円筒の長さ、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｍは気体分子の質量、ｑは、吸着パッド２全体の表裏を連通する空隙の数、ｑ１は、可撓性シートＷで覆われる吸着パッド２の空隙数である。
【００４７】
（４）式中の
【００４８】
【数２】
0005733700.tif 000003
【００４９】
は、凹溝８、９を凹設しない場合の吸着パッド２のコンダクタンスＣを表し、また、図６に示すように、可撓性シートＷが載置されていない状態でｑ１は０であるので、
（４）式は、
Ｐ２＝（Ｐｕ＋Ｐ１・Ｃ／Ｓｅ）／（１＋Ｃ／Ｓｅ）・・・（５）式
で表される。
【００５０】
（５）式を用いて、大気圧Ｐ１と背圧Ｐ２との差圧ΔＰは、
ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２＝（Ｐ１−Ｐｕ）・Ｓｅ／（Ｓｅ＋Ｃ）・・・（６）式
となる。
【００５１】
また、図６に示すように、吸気領域ＶＥに凹溝８、９を凹設し、全体のコンダクタンスがＣ’である吸着パッド２を用いて、遮られる減圧室３から到達圧力Ｐｕの真空ポンプ５で同一の排気効率Ｓｅで排気したときの背圧Ｐ２’は、
Ｐ２’＝（Ｐｕ＋Ｐ１・Ｃ’／Ｓｅ）／（１＋Ｃ’／Ｓｅ）・・・（５）’式
となり、大気圧Ｐ１と背圧Ｐ２’との差圧ΔＰ’は、
ΔＰ’＝Ｐ１−Ｐ２’＝（Ｐ１−Ｐｕ）・Ｓｅ／（Ｓｅ＋Ｃ’）・・・（７）式
となる。
【００５２】
（６）式と（７）式から、
ΔＰ’／ΔＰ＝（Ｓｅ＋Ｃ）／（Ｓｅ＋Ｃ’）・・・（８）式
であり、（８）式に（３）式を代入してＣ’を消去すれば、
ΔＰ’／ΔＰ＝（Ｓｅ＋Ｃ）／［Ｓｅ＋Ｃ・（ｋ１＋ｋ２）／（ｋ１＋ｋ１・ｋ２）］・・・（９）式
となり、分母のＣの係数（ｋ１＋ｋ２）／（ｋ１＋ｋ１・ｋ２）が１以上の実数であることから、凹溝８、９を凹設することによって差圧ΔＰ’が減少することが示されている。
【００５３】
吸気領域ＶＥの単位面積あたりで表面から背面に吸気される通気量Ｑｎ’は、コンダクタンスの定義から、Ｑｎ’＝ΔＰ’・Ｃｎ１で表され、同様に凹溝８、９を凹設しない領域での単位面積あたりで表面から背面に吸気される通気量Ｑｎは、Ｑｎ＝ΔＰ・Ｃｎ２で表されるので、
Ｑｎ’／Ｑｎ＝ΔＰ’・Ｃｎ１／ΔＰ・Ｃｎ２・・・（１０）式
となり、（１０）式に（１）式と（９）式を代入して整理すれば、（１０）式は、
Ｑｎ’／Ｑｎ＝（Ｓｅ＋Ｃ）／［ｋ１・Ｓｅ＋Ｃ・（ｋ１＋ｋ２）／（１＋ｋ２）］・・・（１１）式
で表される。ここで、分母と分子のＳｅの係数を比較すれば、１＞ｋ１であり、分母と分子のＣの係数を比較すれば、１＞（ｋ１＋ｋ２）／（１＋ｋ２）であり、いずれも分母の係数が小さい。従って、凹溝８、９を凹設することにより差圧ΔＰ’が減少するものの、通気量Ｑｎ’は逆に増加し、その風圧により吸気領域ＶＥで上方に反った可撓性シートＷの先端部Ｗｆを吸引し、確実に表面に沿って位置決め保持することができる。
【００５４】
つまり、吸着パッド２の表面から離れた被吸着物Ｗを吸着させるには、その離れた部位での吸着バッドの単位面積あたりのコンダクタンスを上げて、大気圧Ｐ１と背圧Ｐ２との差圧ΔＰを増加させて吸着力を増加させることがその対策と考えられていたが、本願の発明者による鋭意研究の結果、差圧ΔＰを上昇させての吸着力の増大は、表面に被吸着物Ｗが密着していることを前提とするもので、表面から離れた被吸着物Ｗを吸着させるには、むしろその部位のコンダクタンスを増大させて、全体の差圧ΔＰが低下しても通気量Ｑｎを増大させることが必要であることを見出した。
【００５５】
ただし、本実施の形態によれば、背圧Ｐ２’との差圧ΔＰ’が低下することにより、吸着パッド２の表面に沿って可撓性シートＷを密着させた後の吸着力も低下するので、以下、可撓性シートＷを表面に沿って位置決め保持する為の単位面積あたりの最小吸着力をＦｍｉｎとして、最小吸着力Ｆｍｉｎ以上の吸着力Ｆを得るために吸着パッド２に求められる条件について説明する。
【００５６】
図７に示すように、背圧がＰ２’となった吸着パッド２の表面に、可撓性シートＷの全体が載置されると、可撓性シートＷにより覆われた空隙の開口において、鉛直方向に大気圧Ｐ１と背圧Ｐ２’との差圧ΔＰ’を受け、可撓性シートＷは、可撓性シートＷにより覆われた全ての空隙の開口面積の総和Ｓ２に差圧ΔＰ’を乗じた吸着力Ｆを受ける。
【００５７】
可撓性シートＷの吸着パッド２の表面への投影面積をＳ１とすれば、気孔率ｎから上記総和Ｓ２は、Ｓ１・ｎであり、可撓性シートＷの吸着力Ｆは、
Ｆ＝ｎＳ１・ΔＰ’・・・（１２）式
で表され、可撓性シートＷの単位面積あたりの吸着力Ｆｎは、
Ｆｎ＝Ｆ／Ｓ１＝ｎ・ΔＰ’・・・（１３）式
となる。
【００５８】
更に、（１３）式のΔＰ’に（７）式を代入すれば、可撓性シートＷの単位面積あたりの吸着力Ｆｎは、
Ｆｎ＝ｎ・（Ｐ１−Ｐｕ）・Ｓｅ／（Ｓｅ＋Ｃ’）・・・（１４）式
となる。（１４）式において、Ｐ１は、大気圧、Ｐｕは、真空ポンプ５の到達圧力として既知であり、Ｓｅは、図１に示す可撓性シートＷを載置しない状態で単位時間中に流量計６で計測される流量を真空ポンプ５の排気効率として計測できるので、（１４）式から、気孔率ｎとコンダクタンスＣ’の吸着パッド２による単位面積あたりの吸着力Ｆｎが得られる。
【００５９】
ここで、吸着パッド２全体のコンダクタンスＣ’は、表面に可撓性シートＷが載置されていない状態での値であるので、投影面積がＳ１の可撓性シートＷで一部の空隙の開口が覆われると減少し、単位面積あたりの吸着力Ｆｎは更に増大する。
【００６０】
従って、可撓性シートＷの有無に関わらず、表面に沿った単位面積あたりの吸着力Ｆｎは、可撓性シートＷが載置されない状態での（１４）式から算定される吸着力Ｆｎを下回ることはなく、真空チャック１の可撓性シートＷを吸着保持するために必要な単位面積あたりの最小吸着力Ｆｍｉｎとすれば、
Ｆｍｉｎ≦ｎ・（Ｐ１−Ｐｕ）・Ｓｅ／（Ｓｅ＋Ｃ’）・・・（１５）式
を満たす気孔率ｎとコンダクタンスＣ’の吸着パッド２を選定すれば、可撓性シートＷの大きさにかかわらず、可撓性シートＷを確実に位置決め保持することが可能な真空チャック１とすることができる。ここで、単位面積あたりの最小吸着力Ｆｍｉｎは、可撓性シートＷの厚みや比重によっても異なるが、例えば、可撓性シートＷへの作業中に吸着パッド２上で位置ずれせずに吸着保持するための最小吸着力Ｆｍｉｎとして、大気圧Ｐ１の３／１０の３３ｋＰａとする。
【００６１】
また、吸着パッド２の表面への投影面積がＳ１である可撓性シートＷを位置決め保持する為に必要な最小吸着力をＦ’とすれば、
Ｆ’＝Ｆｍｉｎ・Ｓ１≦ｎ・Ｓ１・（Ｐ１−Ｐｕ）・Ｓｅ／（Ｓｅ＋Ｃ’）・・・（１６）式
を満たす気孔率ｎとコンダクタンスＣ’の吸着パッド２を選定することにより、可撓性シートＷを確実に位置決め保持することができる。
【００６２】
（実施例）
気孔率ｎが３５％で大きさが１００ｍｍ平方、厚さが５ｍｍの多孔質セラミック基板の可撓性シートＷの先端部が載置される横幅９５ｍｍ、縦幅１５ｍｍの領域を吸気領域ＶＥに設定し、吸気領域ＶＥの背面側から、図２乃至図５に示すように、６本の多数の横凹溝８と９本の縦凹溝９を交差させて凹設し、吸着パッド２とした（以下、吸着パッドＡという）。図４に示すように、横凹溝８は、幅１ｍｍ、深さ３ｍｍで背面側から表面に向けて凹設され、各横凹溝８間は２ｍｍピッチの等間隔となっている。また、縦凹溝９も、幅１ｍｍ、深さ３ｍｍで背面側から表面に向けて凹設され、各縦凹溝９は、１２ｍｍの等ピッチで各横凹溝８に直交し、横凹溝８間を連通させている。
【００６３】
このように吸気領域ＶＥに多数の横凹溝８と縦凹溝９を凹設することにより、凹溝８、９が凹設された部位での内頂面と表面との間隔（厚さ）は、２ｍｍとなり、吸気領域ＶＥ全体の平均の厚みが薄くなるので、厚さ５ｍｍである吸気領域ＶＥ以外の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ２に比べて、吸気領域ＶＥの単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１が大きくなる。
【００６４】
実施例である吸着パッドＡの比較例として、吸着パッドＡと同材質で大きさが１００ｍｍ平方、厚さが２ｍｍの多孔質セラミック基板からなる吸着パッド２（以下、吸着パッドＢ）と、吸着パッドＡと同材質で大きさが１００ｍｍ平方、厚さが５ｍｍの多孔質セラミック基板からなる吸着パッド２（以下、吸着パッドＣ）を用意した。従って、吸着パッドＢの単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ３は、コンダクタンスＣｎ２より大きく、吸着パッドＣの単位面積あたりのコンダクタンスは、Ｃｎ１となり、吸着パッド２全体のコンダクタンスＣは、吸着パッドＣ、吸着パッドＡ、吸着パッドＢの順に大きくなる。
【００６５】
上記３種類の吸着パッドＡ、吸着パッドＢ、吸着パッドＣ毎に、それぞれチャック本体４に載置して全ての側面をチャック本体４で密封し、減圧室３から到達圧力Ｐｕが−９６ｋＰａの真空ポンプ５により、排気効率Ｓｅを２００Ｌ／分で排気した。
【００６６】
始めに、吸着パッド２の表面に被吸着物Ｗを載置しない状態で、各背圧Ｐ２を測定し、吸着パッドＡが−６９ｋＰａ、吸着パッドＢが−５５ｋＰａ、吸着パッドＣが−７５ｋＰａであり、吸着パッド２全体のコンダクタンスＣが大きくなるほど、大気圧Ｐ１と背圧Ｐ２との差圧ΔＰが減少する上記（６）式の結果を示している。
【００６７】
次に、シート状被吸着物Ｗとして、幅１５ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＰＶＣ板からなる可撓性シートＷを用い、吸着パッドＡについては、可撓性シートＷを吸気領域ＶＥと鉛直方向で重なるように吸気領域ＶＥの上方に配置し、長手方向の一側を吸気領域ＶＥから引き上げて、その状態での吸着力Ｆを測定した。また、吸着パッドＢと吸着パッドＣについては、同じ可撓性シートＷを、吸気領域ＶＥに相当する表面の領域の上方に配置し、長手方向の一側を表面から引き上げて、同様の姿勢での吸着力Ｆを測定した。すなわち、各吸着パッドＡ、Ｂ、Ｃに、周辺部が上方に反った可撓性シートＷが載置される状態を疑似的に再現し、その状態で上方に反った可撓性シートＷ周辺部を吸着パッド２の表面へ吸着させる方向に働く力を吸着力Ｆとして測定した。
【００６８】
その結果、吸着パッドＡによる吸着力Ｆが２０８ｇｆ、吸着パッドＢによる吸着力Ｆが２０４ｇｆ、吸着パッドＣによる吸着力Ｆが１１５ｇｆであり、吸気領域ＶＥの単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１を大きくした吸着パッドＡと、吸気領域ＶＥに相当する領域の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ３を更に大きくした吸着パッドＢを吸着パッド２としたときに、反り返った周辺部を表面側に吸着する大きな吸着力Ｆが働くことが明らかとなった。
【００６９】
続いて、一側を表面から引き上げた可撓性シートＷを、吸着パッド２の表面に沿って密着させた状態で測定した各背圧Ｐ２は、吸着パッドＡが−７５ｋＰａ、吸着パッドＢが−５７ｋＰａ、吸着パッドＣが−７４ｋＰａであった。
【００７０】
これらの測定結果から、吸着パッドＡと吸着パッドＢが、表面から離れた可撓性シートＷの周辺部の吸着には有効であるが、吸着パッドＢは、全体のコンダクタンスＣも大きくなるので、背圧Ｐ２が充分に低下せず、可撓性シートＷの全体が表面に沿って配置された後は、位置決め保持するための吸着力が不充分となり、また、全体が薄型化するので、強度も劣化する。
【００７１】
本発明の実施例にかかる吸着パッドＡによれば、可撓性シートＷの一部が吸着パッドＡの表面から上方に沿った状態で載置されても、表面まで吸着する充分な吸着力が得られるとともに、可撓性シートＷの全体を表面に沿って吸着した後は、残る吸着パッドＡの表面が可撓性シートＷが覆われていない状態であっても、吸着位置で可撓性シートＷの位置決め保持するのに充分な吸着力が得られる。また、吸気領域ＶＥを設定した一部の領域の単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１を増大させるだけなので、全体を薄型化せずに所定の強度が得られる。
【００７２】
上述の実施の形態は、平坦な吸着パッド２の表面に、周辺部が上方に湾曲する可撓性シートＷを吸着して位置決め保持する真空チャックで説明したが、吸着パッドを構成する多孔性基板が円筒体若しくは円筒体の一部であり、表面が凸曲面に湾曲する吸着パッド上に平坦な可撓性シートＷが搬送され、平坦な可撓性シートＷを吸着パッドの表面に沿って胃決め保持する真空チャックへも適用できる。この真空チャックでは、平坦な可撓性シートＷの先端部に対応する吸着パッドの表面の部位に吸気領域を設定し、吸気領域の単位面積あたりのコンダクタスＣｎ１を他の表面領域の単位面積あたりのコンダクタスＣｎ２より大きくなるようにする。
【００７３】
また、上述の実施の形態では、吸着パッド２として多孔質セラミック基板を用いたが、多孔性基板であれば、種々の材質、構造の基板を吸着パッド２とすることができる。
【００７４】
吸気領域ＶＥを設定する吸着パッド２の領域は、シート状被吸着物の上方に反った周辺部が配置されると予想される部位であり、図示した吸着パッド２の表面の領域に限らず、他の位置であってもよく、また、異なる２箇所以上の位置に吸気領域ＶＥを設定してもよい。
【００７５】
また、吸気領域ＶＥでの単位面積あたりのコンダクタンスＣｎ１を大きくする手段としては、凹溝を凹設する上記手段に限らず、吸気領域ＶＥ全体の厚さを薄くしたり、空隙の密度を低下させたり、また、吸気領域ＶＥを除く多孔性基板に対して個々の空隙の内径が大きい多孔性基板や気孔率ｎが高い多孔性基板を、吸気領域ＶＥに相当する部位に一体に接合するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、半導体、液晶、プリント配線基板などの製造装置や印刷機の作業工程で周辺部に巻き癖の残るシート状被吸着物を表面に位置決め保持する真空チャックや平坦な可撓性シートをその表面に沿って位置決め保持するサクションロールに適している。
【符号の説明】
【００７７】
１    真空チャック
２    吸着パッド
３    減圧室
５    真空ポンプ
６    流量計
Ｗ    シート状被吸着物（可撓性シート）
Ｓｅ  排気効率
Ｐｕ  到達圧力
Ｐ１  大気圧
Ｐ２  背圧
ＶＥ  吸気領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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