JP2012148501A - 吐出装置、スクリーン印刷用原版製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高いスクリーン印刷用原版を簡単な工程で製造する。
【解決手段】メッシュスクリーンに硬化性樹脂液を塗布して網含有樹脂層を形成して処理対象物を構成させ、処理対象物を吐出装置５０の配置部材２上に配置し、吐出液を吐出する吐出ヘッド５３と配置部材２とを相対的に移動させ、所望位置の網含有樹脂層に未硬化の硬化性樹脂を溶解させる吐出液を着弾させ、着弾位置の硬化性樹脂を溶解する。配置部材２の裏面に位置する吸引室６を排気し、処理対象物を真空吸着すると、溶解した硬化性樹脂を含有する吐出液は吸引室６に吸引され、所望パターンの開口を有する網含有樹脂層が得られ、それを硬化させると、スクリーン印刷用の原版が得られる。写真マスクを用いる必要がない。
【選択図】図１

Description

本発明は、写真製版技術を用いないスクリーン印刷用原版の製造装置および製造方法に関する。

従来から、スクリーン印刷に用いられる印刷用原版の製造技術としては、写真製版技術を用いたものが公知の技術として知られている。
具体的には、型枠に張られたスクリーンに感光性樹脂を塗布・乾燥させ、この上に写真製版したネガ型またはポジ型のフィルムを密着貼付して露光し、現像処理することで製造される。

しかしながら、このような製造方法では多数の工程を必要とするだけでなく、目的とする原版を作製するための原版が別に必要であったり、複数種類の専用設備が必要であったりするために、多大な製造コストがかかる等、種々の問題点があった。

近年、それらの問題を解決する目的で特許文献１〜５にあるように、インクジェット法を用いた印刷用原版の製造方法が幾つか考案されている。
しかしながら、これら新たに考案された製造方法であっても、依然として複数の工程を必要としたり、複数の構成部材を組み合わせたりする必要があった。

特開平９-４８１０５号公報 特開平１１-２７７７１２号公報 特開２００１−３０４５８号公報 特開２００３−８９２８２号公報 特開２００９−２８９０９号公報

本発明は上記製造工程の煩雑さを解決するために創作されたものであり、その目的は、少ない工程かつ少ない構成部材でもってスクリーン印刷用原版を作製できる製造装置と製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、配置面に処理対象物が配置される配置部材と、吐出液を吐出する吐出孔が設けられた吐出ヘッドと、前記配置部材と前記吐出ヘッドとを相対的に移動させる移動装置と、前記配置部材上に配置された処理対象物の表面である着弾面の所望位置に向けて前記吐出孔から前記吐出液を吐出させる制御装置と、を有する吐出装置であって、前記配置部材の裏面には、吸引室が設けられ、前記配置部材の裏面は前記吸引室内に露出され、前記配置部材には、前記配置部材の前記配置面側の空間と裏面側の空間とを接続する複数の細孔が形成され、前記吸引室の圧力が前記配置面の上の圧力よりも低下すると、前記配置面の上に位置する液体が前記吸引室内に吸引されるように構成された吐出装置である。
本発明は吐出装置であって、前記吐出ヘッドには、前記吐出孔が複数個設けられた吐出装置である。
本発明は吐出装置であって、前記制御装置には、記憶装置が設けられ、前記記憶装置に記憶された吐出位置に向けて前記吐出孔から前記吐出液が吐出されるように構成された吐出装置である。
本発明は吐出装置であって、前記吸引室は、前記配置部材の下方に配置され、底面には傾斜が設けられた吐出装置である。
本発明は吐出装置であって、前記傾斜の上端よりも下端に近い位置に、液体を排出する排液口と、前記排液口を導通させ又は閉塞させる開閉装置とが設けられた吐出装置である。
本発明は吐出装置であって、前記配置部材は、多孔質部材で構成された吐出装置である。
本発明は、吐出装置を用い、網中の所望位置の網目を閉塞させ、スクリーン印刷用原版を形成する原版製造方法であって、前記網に樹脂を塗布し、前記樹脂によって前記網の網目を塞いで前記網と前記樹脂とを含む膜状の網含有樹脂層を形成し、前記網含有樹脂層を有する前記処理対象物を前記配置部材上に配置し、排気装置を動作させて前記吸引室の圧力を、前記処理対象物の前記着弾面が露出された雰囲気の圧力よりも小さくしながら、前記吐出孔から、前記樹脂を溶解させる溶解液を前記吐出液として、前記着弾面の所望位置に向けて吐出して着弾した部分の前記樹脂を溶解させ、前記樹脂の溶解物を含有し、前記配置面上に位置する前記溶解液を、前記細孔によって吸引して前記吸引室内に移動させ、所望位置の前記網目が開けられた前記網含有樹脂層に含有される前記樹脂を硬化させて前記原版を得る原版製造方法である。
本発明は、原版製造方法であって、前記樹脂には、光硬化性樹脂を用い、所望位置の前記網目が開けられた前記網含有樹脂層に前記樹脂を硬化させる波長の光を照射して、前記網含有樹脂層に含有された前記樹脂を硬化させる原版製造方法である。

スクリーン印刷用原版を構成する硬化した樹脂層を得るために、記憶したパターンに従って未硬化の網含有樹脂層に吐出液を吐出するので、写真マスクを用いる必要が無く、製造工程を削減することができる。
また、最終原版を作成するための別原版等が不用になるため、製造コストも削減できる。

本発明の一例の吐出装置の斜視図 吐出孔を説明するための図 (ａ)：配置部材を説明するための平面図 (ｂ)：配置部材と吸引室を説明するための断面図 (ａ)：メッシュスクリーンを説明するための平面図 (ｂ)：その断面図 (ｃ)：処理対象物の断面図 (ａ)：処理対象物の平面図 (ｂ)：処理対象物と配置部材と吸着室の断面図 (ａ)：開口が形成された処理対象物の平面図 (ｂ)：吸引室に移動した溶液を説明するための断面図 本発明の他の例の吐出装置

＜吐出装置＞
図１は、本発明の一例の吐出装置５０を示す斜視図である。
吐出装置５０は、台座５１と、台座５１上に位置するステージ１と、ステージ１よりも上方に位置する吐出ヘッド５３とを有している。
ステージ１には、後述する板状の配置部材２が設けられている。

吐出装置５０には、吐出ヘッド５３と配置部材２とを相対的に移動させる移動装置１０が設けられている。台座５１は、上方を向いた表面である支持面２１を水平にして配置されている。

移動装置１０は、ここでは、配置部材２を台座５１に対して移動させる配置部材移動装置２６と、吐出ヘッド５３を台座５１に対して移動させるヘッド移動装置２５とで構成されている。

先ず、配置部材移動装置２６を説明すると、配置部材移動装置２６は、支持面２１上に互いに平行に配置された二本の主レール５２と、ステージ１に設けられ、ステージ１を主レール５２が伸びる方向に沿って移動させる主レール上移動装置６１とで構成されている。

ステージ１は、二本の主レール５２上に渡って乗せられており、例えば、主レール上移動装置６１を、主レール５２上に配置された車輪と、その車輪を回転させるモータとによって構成し、車輪を回転させてステージ１を主レール５２上で走行させることで移動させることができる。

次に、ヘッド移動装置２５を説明すると、台座５１のうち、二本の主レール５２の間の部分よりも外側の左右位置に、それぞれ支柱５５が配置され、その下端が台座５１に固定されており、支柱５５の上端には、二本の支柱５５に渡るように、ブリッジ５４が取り付けられている。

ヘッド移動装置２５は、ブリッジ５４に設けられた副レール５６と、吐出ヘッド５３に設けられ、吐出ヘッド５３を副レール５６が伸びる方向に沿って移動させる副レール上移動装置６２とで構成されている。

副レール上移動装置６２は、例えば、副レール５６上に配置された車輪と、その車輪を回転させるモータとによって構成することができるが、それに限定されるものではない。この例では、吐出ヘッド５３は、副レール上移動装置６２によって、副レール５６に取り付けられている。

移動装置１０は、制御装置６５に接続されており、制御装置６５との間で信号を入出力するように構成されており、制御装置６５が出力する信号によって、移動装置１０は、ステージ１と吐出ヘッド５３とを移動させることで、配置部材２と吐出ヘッド５３とを相対的に移動させ、配置部材２と吐出ヘッド５３とを所望の相対位置で静止させることが出来る。

ここでは、吐出ヘッド５３の移動方向と、ステージ１、即ち配置部材２の移動方向とは水平面内に位置し、吐出ヘッド５３と配置部材２とは、互いに直交する方向に直線状に移動するようになっている。吐出ヘッド５３とブリッジ５４とは、ステージ１よりも高い位置に配置されており、移動の際に接触しない。

また、二本の支柱５５間の距離は、ステージ１が、二本の支柱５５の間を通って移動できる大きさにされており、吐出ヘッド５３が配置部材２の移動経路の上方に位置する状態で、配置部材２が吐出ヘッド５３の下方位置を通過すると、吐出ヘッド５３は、配置部材２の移動によって、配置部材２の移動方向の先頭位置から最後尾位置まで、配置部材２上を移動することができる。従って、配置部材２上に、配置部材２からはみ出ない板状の処理対象物を乗せると、吐出ヘッド５３は、乗せられた処理対象物の表面上を縦断することができる。

また、吐出ヘッド５３の移動経路の下方に配置部材２が位置する状態で、吐出ヘッド５３がブリッジ５４の一端から他端に移動することができる。このとき、配置部材２上に、配置部材２からはみ出ない板状の処理対象物を乗せておくと、吐出ヘッド５３は、処理対象物の表面上を横断することができる。

台座５１の外側には、吐出液が蓄液された吐出液タンク５７が配置されている。
吐出ヘッド５３の内部は中空にされており、吐出ヘッド５３は、吐出液タンク５７に接続されている。
吐出液タンク５７にはポンプ等が設けられており、吐出液タンク５７内の吐出液を、吐出ヘッド５３の中空部分に供給できるようになっている。

吐出ヘッド５３は、吐出ヘッド５３の下方を向く面が、配置部材２と対面できるように副レール５６に取り付けられており、吐出ヘッド５３のステージ１と対面する底面には、図２の符号５８で示すように、一端が吐出ヘッド５３内部の中空部分に接続され、他端が吐出ヘッド５３の底面に開口する複数の吐出孔(ノズル)５８が設けられている。
吐出ヘッド５３の内部には、吐出ヘッド５３内に供給された吐出液を吐出孔５８から所定量吐出させる吐出部品が設けられている。

吐出部品は吐出孔５８と一対一に対応しており、制御装置６５によって制御されており、制御装置６５から吐出を指示する信号が入力された吐出部品は、対応する吐出孔５８から吐出液を吐出する。吐出孔５８から一回の吐出による液滴量を制御することができるし、また、吐出するタイミングを変えて、所望量の吐出液を所定領域に向けて吐出することもできる。

配置部材２は、処理対象物が配置される表面である配置面２４は平坦にされており、配置面２４は上方に向けられて露出されている。
配置部材２には、図３(ａ)、(ｂ)に示すように複数の細孔１７が設けられている。図３(ｂ)は、図１のＡ−Ａ線切断断面図に相当する。

各細孔１７の一端の開口は配置面２４に配置され、他端の開口は配置部材２の裏面に設けられている。従って、各細孔１７は、配置部材２の配置面２４とその裏面との間を貫通している。
配置部材２の裏面には吸引室６が配置されている。

吸引室６の内部は中空であり、配置部材２は、吸引室６の天井に設けられた開口に嵌め込まれ、配置部材２の裏面が、吸引室６の内部中空部分に露出するようにされている。従って、配置部材２の配置面２４側の空間と、裏面側に位置する吸引室６の内部空間とは、複数の細孔１７によって接続されている。

本例では、例えば細孔１７の直径は１０μｍ程度であり、液体や気体はその細孔を自由に通過することができるようにされている。
吸引室６には、排気装置３６が接続されており、排気装置３６を動作させると、吸引室６の内部空間に存する気体は排気装置３６によって排気され、細孔１７を通って、配置面２４側の空間の気体が吸引室６内に吸引される。配置面２４上に液体が配置されている場合は、液体は、気体と共に、吸引室６内に吸引される。

＜製造方法＞
この吐出装置５０は、スクリーン印刷に用いられ、所望位置にインクを通過させる開口を有する原版を形成する装置であり、原版の製造工程を説明すると、まず、配置部材２上に配置する処理対象物を形成するため、図４(ａ)に示すメッシュスクリーン３を用意する。

メッシュスクリーン３は、金属製等の枠体２７と網体１９とを有し、網体１９が枠体２７に張られて構成されている。網体１９は、網２８と、網２８によって囲まれた隙間である網目２９とで構成されている。図４(ｂ)は、網体１９の部分的な断面の拡大図である。

また、液状で硬化可能な硬化性樹脂を用意しておき、この網体１９の部分に硬化性樹脂を塗布し、網目２９を硬化性樹脂で充填し、乾燥させて溶剤を蒸発させ、図４(ｃ)に示すような、網２８と未硬化の硬化性樹脂３０とを含有し、膜状になっている網含有樹脂層２０を形成する。

この網含有樹脂層２０が形成されたメッシュスクリーンから成る処理対象物４を、配置部材２上に配置する。
図５(ａ)は、配置した状態の処理対象物４の平面図であり、同図(ｂ)は、処理対象物４と配置部材２と吸引室６との断面図である。

吸引室６の内部空間に存する気体は排気装置３６によって排気され、吸引室６の内部空間の圧力は配置面２４上の雰囲気の圧力よりも低下されており、配置部材２の表面上の処理対象物４は、配置部材２の表裏の圧力差によって、配置部材２に真空吸着される。

吐出液タンク５７に配置された吐出液は、網含有樹脂層２０に含有される未硬化の硬化性樹脂３０を溶解させる液体である。
網含有樹脂層２０に開口を形成する位置は予め制御装置６５に設けられた記憶装置６６に記憶されており、配置部材２と吐出ヘッド５３とを相対的に移動させ、吐出ヘッド５３の吐出孔５８から、硬化性樹脂３０を溶解させる液体を、網含有樹脂層２０に開口を形成する位置を目標として、目標に向けて吐出し、目標に着弾させる。

目標は、網目２９内に位置する場所に設定されており、網目２９に充填された硬化性樹脂３０の表面上に着弾すると、着弾した部分の硬化性樹脂３０が、吐出液によって溶解される。
硬化性樹脂３０の溶解は、網含有樹脂層２０の表面で開始され、溶解は、網含有樹脂層２０の表面に沿った方向の成分と、深さ方向の成分とを有する方向に進行する。

硬化性樹脂３０の溶解が深さ方向に進行し、網含有樹脂層２０の底面に達すると、硬化性樹脂３０の溶解物を含有する吐出液、即ち、溶液が処理対象物４の底面に露出し、配置部材２と対面するようになる。

細孔１７の配置面２４上の開口の大きさは、網目２９の大きさよりも小さくされ、また、配置面２４上の細孔１７の開口の個数の単位面積当たりの数は、配置面２４上の網目２９の単位面積当たりの個数よりも多くされており、各網目２９と配置面２４には、少なくとも一個の細孔１７の開口が位置するようにされている。

配置部材２と対面した硬化性樹脂３０の溶解物を含有する吐出液は、開口が対面する細孔１７に吸引され、吐出液が着弾した網目２９内の硬化性樹脂３０が除去される。
網２８は吐出液によって溶解されないので、吐出液が接触しても残存する。
本発明では、金属製の板等に細孔１７を形成した配置部材２を用いることができるが、配置部材２を通気性を有する多孔質材料で構成することもできる。

また、ここでは、処理対象物４を配置部材２に真空吸着させながら吐出液を着弾させたが、処理対象物４の所望位置の網目２９の表面に、硬化性樹脂３０を溶解させる吐出液を吐出、着弾させ、網目２９内の硬化性樹脂３０を溶解させて、吐出液が着弾した網含有樹脂層２０の底面に、硬化性樹脂３０を含有する溶液を露出させた後、吸引室６内を減圧して処理対象物４を配置部材２に真空吸着させ、細孔１７によって、溶解された硬化性樹脂３０を含有する吐出液を吸引室６内に吸引するようにしても良い。

処理対象物４の、記憶装置６６の記憶内容に対応する位置の網目２９の硬化性樹脂３０が除去されると、その除去部分によって、網含有樹脂層２０には、図６(ａ)に示すように、網２８が残存し、網目２９が貫通した開口３３が形成される。

溶解した硬化性樹脂３０を含有する吐出液の処理について説明すると、図６(ｂ)(及び図３(ｂ)、図５(ｂ))の符号３１は吸引室６の底面であり、傾斜が設けられており、底面３１の傾斜の下方位置には、排液口３２が設けられ、排液口３２には排液管３５が接続されている。

排液管３５には開閉装置７が設けられており、開閉装置７を開けると、排液口３２は吸引室６の外部と接続され、開閉装置７を閉じると、排液口３２は閉塞され吸引室６の外部との接続は遮断される。

吸引室６を排気装置３６によって排気して減圧する際には、開閉装置７は閉じた状態にし、排液口３２から気体が吸引室６内に侵入しないようにしておく。
この状態では、貫通された網目２９を有する開口３３と細孔１７とを通って吸引室６内に気体が流入する。
その流入する気体は排気装置３６によって吸引室６の内部から排出される。

他方、吸引室６内に吸引された吐出液は、吸引室６の底面３１に落下し、傾斜した底面３１に沿って上方から下方に流れて移動する。このとき、開閉装置７が閉じられているので、排気口３２から排出されずに底面３１の傾斜の下端部分に集合され、吸引された吐出液によって液溜まり３４が形成される。

処理対象物４の所望位置に開口３３が形成された後、吸引室６の排気を停止する。吸引室６の内部が吸引室６の外部の圧力と同程度になると開閉装置７を開けることができ、開閉装置７を開けると、液溜まり３４に位置し、溶解された硬化性樹脂を含有する吐出液は、重力によって排液管３５を下方に移動し、吸引室６の外部に排出される。

次に、原版を製造するために、開口３３が形成された網含有樹脂層２０を硬化させる。
この例では、用いた硬化性樹脂は、所定波長の光に反応して硬化する樹脂であり、開口３３が形成された処理対象物４は、配置部材２上から露光装置内に移動させ、露光装置によって残存する硬化性樹脂に光を照射して硬化させると、記憶装置６６に記憶されたパターンの開口３３を有する原版が得られる。

なお、吐出液量は網含有樹脂層２０の硬化性樹脂３０を溶解除去するのに必要十分な適量として、印刷パターンも考慮して事前に調整する必要がある。吐出液量が過剰になると、網含有樹脂層２０の硬化性樹脂３０を必要以上に溶解除去して印刷パターンの精細度を下げる虞がある。

逆に吐出液量が不足すると、硬化性樹脂３０が除去されるまでの時間が長くなるか、領域が狭くなる虞がある。制御すべき吐出液量の範囲としては１滴につき、１ｐリットル〜５０ｐリットルであればよい。

光反応性の硬化性樹脂材料については、スクリーン印刷等で一般的な光硬化性レジスト等であればよく、また、感光性樹脂を溶解除去する吐出液についても印刷ヘッドから吐出可能な粘度，表面張力の性状を有した液体であればよい。感光性樹脂層の材質、厚み、前記吐出液の種類、メッシュの材質および構造については、印刷用原版が製造できる範囲で自由に設定することができる。

なお、感光性を有する硬化性樹脂としては、主成分に、光重合や光架橋が可能な水溶性高分子または溶剤可溶性高分子等の感光性樹脂がある。
具体的には、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリルアミド基、マレイン酸ジエステル、アリル基、ビニルエーテル基、ビニルチオエーテル基、ビニルアミノ基、グリシジル基、アセチレン性不飽和基を有するモノマー、プレポリマー、ポリマーであり、適切な光重合開始剤、光増感剤、光架橋剤等が配合された溶液を網体１９に塗布することができる。

本発明では光硬化性の樹脂だけではなく、熱硬化性樹脂、電子線によって硬化する樹脂などの硬化性樹脂も含まれる。
吐出液は、樹脂主成分を溶解できる水溶性有機溶媒等である。

本例では、網２８の材質はステンレスであり、網２８は、２５０本／inch程度であり、網目２９の開口の大きさは約１００μｍ角となっている。
その網２８に形成する網含有樹脂層２０の厚みは、２５μｍ〜５０μｍ程度であり、網２８の片面に塗布する。

なお、上記実施例では、吐出ヘッド５３と配置部材２とは台座５１に対して移動できるように構成されていたが、図７に示すように、配置部材２の移動方向とは垂直方向に長く、配置部材２の移動方向とは垂直な方向の処理対象物４の長さよりも長い範囲に吐出孔５８が配置された吐出ヘッド５３’を用いて吐出装置５０’を構成すると、吐出ヘッド５３’を静止させて配置部材２を移動させることで、配置部材２上の処理対象物４の所望位置に吐出液を吐出することもできる。

逆に、このような長さの吐出ヘッド５３’を台座５１に対して静止させた配置部材２上で、吐出ヘッド５３’の長辺方向とは垂直で水平な方向に、吐出ヘッド５３’を台座５１に対して移動させ、配置部材２上の処理対象物４の所望位置に吐出液を吐出することもできる。
要するに、本発明の移動装置１０には、ステージ１と吐出ヘッド５３、５３’とを相対的に移動させる装置であれば含まれる。

２……配置部材
３……メッシュスクリーン
４……処理対象物
６……吸引室
１０……移動装置
１７……細孔
２０……網含有樹脂層
２４……配置面
５０、５０’……吐出装置
５３、５３’……吐出ヘッド

Claims (8)

1. 配置面に処理対象物が配置される配置部材と、
   吐出液を吐出する吐出孔が設けられた吐出ヘッドと、
   前記配置部材と前記吐出ヘッドとを相対的に移動させる移動装置と、
   前記配置部材上に配置された処理対象物の表面である着弾面の所望位置に向けて前記吐出孔から前記吐出液を吐出させる制御装置と、
   を有する吐出装置であって、
   前記配置部材の裏面には、吸引室が設けられ、前記配置部材の裏面は前記吸引室内に露出され、
   前記配置部材には、前記配置部材の前記配置面側の空間と裏面側の空間とを接続する複数の細孔が形成され、
   前記吸引室の圧力が前記配置面の上の圧力よりも低下すると、前記配置面の上に位置する液体が前記吸引室内に吸引されるように構成された吐出装置。
2. 前記吐出ヘッドには、前記吐出孔が複数個設けられた請求項１記載の吐出装置。
3. 前記制御装置には、記憶装置が設けられ、前記記憶装置に記憶された吐出位置に向けて前記吐出孔から前記吐出液が吐出されるように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の吐出装置。
4. 前記吸引室は、前記配置部材の下方に配置され、底面には傾斜が設けられた請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の吐出装置。
5. 前記傾斜の上端よりも下端に近い位置に、液体を排出する排液口と、
   前記排液口を導通させ又は閉塞させる開閉装置とが設けられた請求項４記載の吐出装置。
6. 前記配置部材は、多孔質部材で構成された請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の吐出装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の吐出装置を用い、網中の所望位置の網目を閉塞させ、スクリーン印刷用原版を形成する原版製造方法であって、
   前記網に樹脂を塗布し、前記樹脂によって前記網の網目を塞いで前記網と前記樹脂とを含む膜状の網含有樹脂層を形成し、前記網含有樹脂層を有する前記処理対象物を前記配置部材上に配置し、
   排気装置を動作させて前記吸引室の圧力を、前記処理対象物の前記着弾面が露出された雰囲気の圧力よりも小さくしながら、前記吐出孔から、前記樹脂を溶解させる溶解液を前記吐出液として、前記着弾面の所望位置に向けて吐出して着弾した部分の前記樹脂を溶解させ、
   前記樹脂の溶解物を含有し、前記配置面上に位置する前記溶解液を、前記細孔によって吸引して前記吸引室内に移動させ、
   所望位置の前記網目が開けられた前記網含有樹脂層に含有される前記樹脂を硬化させて前記原版を得る原版製造方法。
8. 前記樹脂には、光硬化性樹脂を用い、
   所望位置の前記網目が開けられた前記網含有樹脂層に前記樹脂を硬化させる波長の光を照射して、前記網含有樹脂層に含有された前記樹脂を硬化させる請求項７記載の原版製造方法。
   

Images