CN115989090A - 图案形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供高精细且没有条痕或斑驳不均、绝缘特性和导电特性均匀、并且涂膜的密接良好的、利用喷墨印刷方式的图案形成方法。本发明的图案形成方法的特征在于,在与多个喷嘴孔在一列方向上排列的墨吐出装置的喷嘴列方向垂直以及平行地移动多次而从喷嘴对作为印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式中,作为所述墨,使用吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上的墨,并且以如下方式进行控制:与构成所述图案的所述图像数据的各像素的灰度或者浓度对应地,使在构成形成于所述基板上的图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液量与邻接的点不具有恒定的周期性,作为图案的涂膜整体是不均匀的。
Description
技术领域
本发明涉及图案形成方法。更详细而言,涉及进行高精细且没有条痕或斑驳不均的利用喷墨印刷方式的图案形成的方法。
背景技术
近年来,通过使用了包含功能性材料的墨的喷墨印刷方式(以下还简称为“喷墨方式”)形成电子设备的图案的技术的研究开发得到发展。
在专利文献1中,公开了基于液滴吐出方式(喷墨方式)的具有层间绝缘膜的多层布线基板的制造方法,但根据基板和墨的组合,产生了发生凸起这样的问题,在跨越不同的基板形成图案的情况下,根据各基板对墨的湿润性的差异,产生了墨流到湿润性高的基板侧这样的问题。
因此,在专利文献2中,公开了根据基板上的基底的湿润特性而使距周缘部的距离不同地涂敷绝缘膜形成材料的液滴的方法。然而,在各基底的湿润特性大幅不同时,产生了墨流动这样的问题。另外,在跨越有凹凸的基板形成图案的情况下,也产生了墨流动这样的问题。
据此,在公开了本申请发明者的发明的专利文献3中,通过规定利用喷墨法的绝缘层的图案形成中的射出时以及着落后的墨的粘度来解决上述问题,但所使用的具有相变机制的绝缘层形成墨由于着落后的点(dot)固定性高,所以在扫描方向上发生条痕状的不均,认为还存在改善的余地。
另外,在专利文献4中,记载了在喷墨方式的一次通过(onepass)打印机中,通过将邻接的多个像素作为一组群组并调整在群组内的某一个像素中吐出的液滴量,能够减少一组群组内的吐出的像素数,抑制搬送方向的光泽条痕。然而,在我们的研究中可知,在多次通过(multipass)方式中应用该方法时,可以看到与搬送方向正交的方向的条痕。
在以高精细的图案印刷为目的设为高分辨率的情况下,主要使用多次通过方式,但在多次通过方式的印刷中,通过(pass)之间的时间长,易于引起条痕状的不均。
此外,条痕状的不均不仅是外观,而且在形成绝缘膜、导电膜时成为绝缘不均、导电不均,所以成为大的问题。
此外,在基板的凸部形成图案的情况下,在台阶的部分中图案的包覆不充分,还有发生绝缘、导电不良这样的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-309369号公报
专利文献2:日本特开2010-231287号公报
专利文献3:国际公开第2015/002316号
专利文献4:日本特开2012-162057号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述问题/状况而做出的,其解决课题在于,提供一种高精细且没有条痕或斑驳不均、在使用了包含绝缘体、导电体这样的功能性材料的墨的情况下绝缘特性、导电特性也均匀、并且涂膜的密接良好的、利用喷墨印刷方式的图案形成方法。
用于解决课题的手段
本发明者为了解决上述课题,在研究上述问题的原因等的过程中发现条痕、斑驳不均的原因与使墨液滴着落的位置的周期性或者随机性相关联并做出了本发明。
即,本发明所涉及的上述课题通过以下的手段得到解决。
1.一种基于图案的图像数据的利用喷墨印刷方式的图案形成方法,其特征在于,
在与多个喷嘴孔在一列方向上排列的墨吐出装置的喷嘴列方向垂直以及平行地移动多次而从喷嘴对作为印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式中,
作为所述墨,使用吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上的墨,并且以如下方式进行控制:
与构成所述图案的所述图像数据的各像素的灰度或者浓度对应地,使在构成形成于所述基板上的图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液量与邻接的点不具有恒定的周期性,作为图案的涂膜整体是不均匀的。
2.一种基于图案的图像数据的利用喷墨印刷方式的图案形成方法,其特征在于,
在与多个喷嘴孔在一列方向上排列的墨吐出装置的喷嘴列方向垂直以及平行地移动多次而从喷嘴对作为印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式中,
作为所述墨,使用吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上的墨,并且以如下方式进行控制:
使在构成形成于所述基板上的所述图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液滴的着落经过多次,并且
使所述液滴着落的所述点的位置不按照排列有构成所述图像数据的各像素的行以及列的顺序,并且不具有恒定的周期性。
3.一种基于图案的图像数据的利用喷墨印刷方式的图案形成方法,其特征在于,
在具有多个喷嘴孔的墨吐出装置或者作为印刷介质的基板移动多次而从所述墨吐出装置的喷嘴对作为所述印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式中,
作为所述墨,使用吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上的墨,并且以如下方式进行控制:
使在构成形成于所述基板上的所述图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液滴的着落经过多次,并且
使所述液滴着落的所述点的位置在所述墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向上不具有恒定的周期性、在主扫描方向上不连续。
4.根据第3项所述的图案形成方法,其特征在于,
以在重叠印刷的情况下使各像素不重叠的方式、并且以使所述液滴着落的所述点的位置在所述墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向上不具有恒定的周期性、在主扫描方向上不连续的方式,将所述图案的所述图像数据分割为多个,
依次重叠印刷所述分割后的所述图像数据。
5.根据第3项或者第4项所述的图案形成方法,其特征在于,
所述墨吐出装置在主扫描方向上相对地往返移动,
在去路以及归路中都吐出墨的液滴。
6.根据第3项至第5项中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,
所述墨吐出装置相对于副扫描方向以正方向以及逆方向的组合相对地移动。
7.根据第3项至第6项中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,以如下方式进行控制:
使在构成形成于所述基板上的图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液量与构成所述图案的所述图像数据的各像素的灰度或者浓度对应,与邻接的点不具有恒定的周期性,作为图案的涂膜整体是不均匀的。
8.根据第1项至第7项中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,以如下方式进行控制:
使形成在所述基板上形成的图案部和非图案部的边界的图案部内侧的边缘的点的每1点的墨的液量大致相同。
9.根据第1项至第8项中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,以如下方式进行控制:
对于有凸形状部分的基板,使形成凸形状部分的边缘的点的每1点的墨的液量大致相同。
10.根据第1项至第9项中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,以如下方式进行控制:
对于有凸形状部分的基板,使形成凸形状部的底面的内侧和外侧的边界的外侧的边缘的点与形成凸形状部的边缘的点相比每1点的墨液量变多。
11.根据第1项至第10项中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,以如下方式进行控制:
对于有凸形状部分的基板,使形成凸形状部的底面的内侧和外侧的边界的外侧的边缘的面的点的液量从与凸形状部相接的面到外侧方向的面连续地变化。
12.根据第1项至第11项中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,以如下方式进行控制:
使构成所述图案的点的涂膜的平均厚度是15μm以上。
13.根据第1项至第12项中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,
将为了形成构成所述图案的各点的涂膜而着落的所述墨的液量改变多个。
14.根据第1项至第13项中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,
作为所述墨,使用热熔类型、凝胶化类型或者触变性类型中的任意类型的墨。
15.根据第1项至第14项中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,
作为所述墨,使用阻焊墨。
16.一种喷墨印刷装置,根据图案的图像数据形成图案,其特征在于,
通过第1项至第15项中的任意一项所述的图案形成方法形成图案。
发明的效果
通过本发明的上述手段,能够提供高精细且没有条痕或斑驳不均、在使用了包含绝缘体、导电体这样的功能性材料的墨的情况下绝缘特性、导电特性也均匀、并且涂膜的密接良好的、利用喷墨方式的图案形成方法。
本发明的效果的表现机制或者作用机制虽不明确,但如以下所述推测。
通过使用吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上的墨,例如易于得到墨的吐出的稳定性,所以能够高精度地对基板提供墨。另外,推测对基板提供的墨易于迅速地进行针对基板的接触线的固定(钉扎(pinning)),能够防止墨的流动等,认为能够抑制凸起的发生而形成宽度均匀的线、或者跨越不同的部件形成高精细图案。
另外,通过以使在构成形成于基板上的图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液量与邻接的点不具有恒定的周期性并且作为图案的涂膜整体不均匀的方式进行控制,能够抑制扫描方向的条痕、斑驳不均的发生,能够消除起因于条痕、斑驳不均的绝缘特性、导电特性的不均匀。
此外,通过设为与多个喷嘴孔在一列方向上排列的墨吐出装置的喷嘴列方向垂直以及平行地移动多次而从喷嘴对作为印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的多次通过方式,易于印刷高分辨率且高精细的图案。
本发明所涉及的利用喷墨印刷方式的图案形成方法与以往的图案形成方法对比地进行说明。
例如,说明使用分辨率600dpi的喷墨头以使输出分辨率成为1200dpi的方式使喷墨头在喷嘴列方向上移动而通过多次的移动(通过)印刷图像数据的方法。
图1所示的喷墨印刷方式被称为区块(block)方式,在第1次的搬送方向的扫描中利用同一喷嘴进行印刷,使头在喷嘴列方向上移动1200dpi的输出分辨率的距离(21.2μm),在第2次的扫描中1200dpi的印刷完成。
在该情况下,如图1所示,液滴的着落如图所示如“1扫描”以及“2扫描”连续地进行,在搬送方向上易于发生条痕。
图2所示的喷墨印刷方式被称为交错(interleave)方式,在第1次的搬送方向的扫描中利用同一喷嘴跳过1个像素地进行印刷,在第2次的搬送方向的扫描中印刷在第1次的扫描中印刷的部分之间的像素,之后使头在喷嘴列方向上移动1200dpi的分辨率的距离(21.2μm),同样地印刷第3次、第4次,输出分辨率1200dpi的印刷完成。
在该情况下,如图所示,着落顺序也如“1扫描”~“4扫描”那样成为周期性,易于发生条痕。
图3所示的喷墨印刷方式是作为本发明所涉及的所谓的“随机”的着落的随机多次通过方式。以使着落顺序变得随机的方式在合计8次的通过中完成1200dpi的印刷。此外,通过次数也可以更多。另外,也可以在搬送方向上进一步间除而增加通过次数。
根据该随机多次通过方式,液滴的着落随机地进行,所以条痕不会变得显著。
此外,在本发明中所称的“随机”是指在以在后述条件范围内进行控制为前提的条件下的图案的形成方法中关于点的液量或者点的相互的位置关系等认识到没有整体上的同一性或者周期性等规则性的非人为性或者不可预测性的状态。具体而言,是指例如图3所示的状态。
如从以上的对比例推测的那样,作为本发明的效果的表现理由,在本发明的图案形成方法中,由于墨液滴的着落部位以及顺序的随机性,认为在印刷的图像中的邻接的各像素或者点之间没有周期性,并且整体上难以发生条痕、不均。
附图说明
图1是示出利用区块方式的图案形成方法的示意图。
图2是示出利用交错方式的图案形成方法的示意图。
图3是示出本发明所涉及的利用随机多次通过方式的图案形成方法的示意图。
图4是示出各像素的灰度或者浓度均匀的图像数据的图。
图5是示出各像素的灰度或者浓度具有恒定的周期性的图像数据的图。
图6是示出与邻接的像素不具有恒定的周期性的256灰度的灰色图像的图。
图7是根据图6的图像数据印刷形成的点的液量分配的形象图。
图8A是示出利用多次通过方式的喷墨印刷装置的示意图(正面图)。
图8B是示出利用多次通过方式的喷墨印刷装置的示意图(俯视图)。
图9是示出使用1个分辨率600dpi的喷墨头通过区块印刷进行1200dpi的印刷的方法的图。
图10是示出在形成的点的液量均匀的随机多次通过方式中使用的图像数据的图。
图11是示出使用1个分辨率600dpi的喷墨头通过随机的着落进行1200dpi的印刷的方法的图。
图12是示出实施例1的填涂部的图像数据的图。
图13是印刷物1的100倍下的光学显微镜的照片。
图14是示出实施例2的印刷方法的图。
图15是示出实施例2的填涂部的图像数据的图。
图16是示出实施例3的填涂部的图像数据的图。
图17是印刷物3的100倍下的光学显微镜的照片。
图18是示出实施例3的空心圆部的图像数据的图。
图20是示出实施例4的空心圆部的图像数据的图。
图22是附加了Cu布线图案的打印基板的放大示意图。
图23是示出印刷到实施例5的打印基板上的图像数据的图。
图24是实施例6的布线部图像数据的说明图。
图25是实施例7的布线部图像数据的说明图。
图26是示出实施例8的填涂部的图像数据的图。
图27是印刷物8的100倍下的光学显微镜的照片。
图28是印刷物9(比较例1)的100倍下的光学显微镜的照片。
图29是示出使用1个喷嘴分辨率600dpi的喷墨头通过随机的着落并且分割印刷(图像分割数2)进行分辨率2400dpi的印刷的方法的图。
图30A是示出使用1个喷嘴分辨率600dpi的喷墨头通过随机的着落并且分割印刷(图像分割数4)进行分辨率2400dpi的印刷的方法的图(1扫描~8扫描)。
图30B是示出使用1个喷嘴分辨率600dpi的喷墨头通过随机的着落并且分割印刷(图像分割数4)进行分辨率2400dpi的印刷的方法的图(9扫描~16扫描)。
图31是示出使用1个喷嘴分辨率600dpi的喷墨头通过随机的着落进行分辨率2400dpi的印刷的方法的图。
图32是示出使用1个喷嘴分辨率600dpi的喷墨头通过随机的着落并且分割印刷(图像分割数2)进行分辨率2400dpi的印刷的方法中的、将在1扫描以及5扫描中从左端的喷嘴和正中的喷嘴分别吐出的液滴着落的点的位置设为相同的情况的图。
图33是示出利用多次通过方式的喷墨印刷装置100的俯视图。
图34是示出利用喷墨印刷装置1(头在X方向上移动且基板在Y方向上移动)进行印刷的方法的图。
图35是示出利用喷墨印刷装置100(头在Y方向上移动且基板在X方向上移动)进行印刷的方法的图。
图36是示出利用基板在X方向上和Y方向上都移动的喷墨印刷装置进行印刷的方法的图。
图37是示出利用头在X方向上和Y方向上都移动的喷墨印刷装置进行印刷的方法的图。
图38是示出墨吐出装置进行在主扫描方向上相对地往返移动、在去路以及归路中都吐出墨的液滴的双向印刷的方法的图。
图39是示出墨吐出装置进行相对于副扫描方向以正方向以及逆方向的组合相对地移动的正逆混合印刷的方法的图。
图40是示出使用4个喷嘴分辨率600dpi的喷墨头通过分割印刷进行分辨率2400dpi的印刷的方法的图。
图41是示出喷嘴列的方向与X方向以及Y方向都不垂直或者平行而是倾斜的情况下的印刷方法的图。
图42是示出墨吐出装置自身的方向与X方向以及Y方向都不垂直或者平行而是倾斜的情况下的印刷方法的图。
图43是示出使用多灰度的图像数据并使用1个喷嘴分辨率600dpi的喷墨头通过随机的着落进行分辨率2400dpi的印刷的方法的图。
图44是示出使用1个分辨率600dpi的喷墨头通过交错方式并且分割印刷进行2400dpi的印刷的方法的图。
具体实施方式
本发明的图案形成方法是一种基于图案的图像数据的利用喷墨印刷方式的图案形成方法,其特征在于,在与多个喷嘴孔在一列方向上排列的墨吐出装置的喷嘴列方向垂直以及平行地移动多次而从喷嘴对作为印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式中,作为所述墨,使用吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上的墨,并且至少(1)以如下方式进行控制:与构成所述图案的所述图像数据的各像素的灰度或者浓度对应地,使在构成形成于所述基板上的图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液量与邻接的点不具有恒定的周期性,作为图案的涂膜整体是不均匀的,或者(2)以如下方式进行控制:使在构成形成于所述基板上的所述图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液滴的着落经过多次,并且使所述液滴着落的所述点的位置不按照排列有构成所述图像数据的各像素的行以及列的顺序,并且不具有恒定的周期性。
该特征是在下述实施方案中共同或者对应的技术的特征。
另外,本发明的图案形成方法是(3)一种基于图案的图像数据的利用喷墨印刷方式的图案形成方法,其特征在于,在具有多个喷嘴孔的墨吐出装置或者作为印刷介质的基板移动多次而从所述墨吐出装置的喷嘴对作为所述印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式中,作为所述墨,使用吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上的墨,并且以如下方式进行控制:使在构成形成于所述基板上的所述图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液滴的着落经过多次,并且使所述液滴着落的所述点的位置在所述墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向上不具有恒定的周期性、在主扫描方向上不连续。
作为本发明的实施方式,关于上述(3)的图案形成方法,根据防止发生条痕、斑驳不均等观点,优选以在重叠印刷的情况下使各像素不重叠的方式、并且以使所述液滴着落的所述点的位置在所述墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向上不具有恒定的周期性、在主扫描方向上不连续的方式,将所述图案的所述图像数据分割为多个,依次重叠印刷所述分割后的所述图像数据。
作为本发明的实施方式,关于上述(3)的图案形成方法,根据防止发生条痕、斑驳不均等观点,优选所述墨吐出装置在主扫描方向上相对地往返移动,在去路以及归路中都吐出墨的液滴。
作为本发明的实施方式,关于上述(3)的图案形成方法,根据防止发生条痕、斑驳不均等观点,优选所述墨吐出装置相对于副扫描方向以正方向以及逆方向的组合相对地移动。
作为本发明的实施方式,关于上述(3)的图案形成方法,根据防止发生条痕、斑驳不均等观点,优选以如下方式进行控制:使在构成形成于所述基板上的图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液量与构成所述图案的所述图像数据的各像素的灰度或者浓度对应,与邻接的点不具有恒定的周期性,作为图案的涂膜整体是不均匀的。
作为本发明的实施方式,根据防止发生条痕、斑驳不均等观点,优选以如下方式进行控制:使形成在所述基板上形成的图案部和非图案部的边界的图案部内侧的边缘的点的每1点的墨的液量大致相同。
作为本发明的实施方式,根据防止发生绝缘、导电不良等观点,优选以如下方式进行控制:对于有凸形状部分的基板,使形成凸形状部分的边缘的点的每1点的墨的液量大致相同。
作为本发明的实施方式,根据防止发生绝缘、导电不良等观点,优选以如下方式进行控制:对于有凸形状部分的基板,使形成凸形状部的底面的内侧和外侧的边界的外侧的边缘的点与形成凸形状部的边缘的点相比每1点的墨液量更多。
作为本发明的实施方式,根据防止发生绝缘、导电不良等观点,优选以如下方式进行控制:对于有凸形状部分的基板,使形成凸形状部的底面的内侧和外侧的边界的外侧的边缘的面的点的液量从与凸形状部相接的面到外侧方向的面连续地变化。
作为本发明的实施方式,根据防止发生绝缘、导电不良等观点,优选以如下方式进行控制:使构成所述图案的点的涂膜的平均厚度是15μm以上。
作为本发明的实施方式,根据防止发生条痕、斑驳不均等观点,优选将为了形成构成所述图案的各点的涂膜而着落的所述墨的液量改变多个。
作为本发明的实施方式,根据高精细图案的形成性等观点,优选作为所述墨,使用热熔类型、凝胶化类型或者触变性类型中的任意类型的墨。
作为本发明的实施方式,根据与发明的目的相符的应用的观点,根据例如将利用绝缘膜保护电路图案的情况下的问题作为本发明的解决课题的观点,优选作为所述墨,使用阻焊墨。
本发明的图案形成方法适用于喷墨印刷装置。
以下,详细说明本发明和其构成元素以及具体实施方式/方案。此外,在本申请中,“~”在将在其前后记载的数值包含为下限值以及上限值的意义下使用。
1本发明的图案形成方法的概要
本发明的图案形成方法是一种基于图案的图像数据的利用喷墨印刷方式的图案形成方法,其特征在于,在与多个喷嘴孔在一列方向上排列的墨吐出装置的喷嘴列方向垂直以及平行地移动多次而从喷嘴对作为印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式中,作为所述墨,使用吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上的墨,并且至少
(1)以如下方式进行控制:与构成所述图案的所述图像数据的各像素的灰度或者浓度对应地,使在构成形成于所述基板上的图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液量与邻接的点不具有恒定的周期性,作为图案的涂膜整体是不均匀的,或者
(2)以如下方式进行控制:使在构成形成于所述基板上的所述图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液滴着落经过多次,并且使所述液滴着落的所述点的位置不按照排列有构成所述图像数据的各像素的行以及列的顺序,并且不具有恒定的周期性。
另外,(3)一种基于图案的图像数据的利用喷墨印刷方式的图案形成方法,其特征在于,在具有多个喷嘴孔的墨吐出装置或者作为印刷介质的基板移动多次而从所述墨吐出装置的喷嘴对作为所述印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式中,作为所述墨,使用吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上的墨,并且以如下方式进行控制:使在构成形成于所述基板上的所述图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液滴着落经过多次,并且使所述液滴着落的所述点的位置在所述墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向上不具有恒定的周期性、在主扫描方向上不连续。
此外,在本发明中使用的图案形成方式的特征在于,如前所述,使用与多个喷嘴孔在一列方向上排列的墨吐出装置的喷嘴列方向垂直以及平行地移动多次而从喷嘴对作为印刷介质的基板吐出形成墨的液滴的所谓“多次通过方式”。在本发明中使用的装置的细节后述。
关于(3),其特征在于,使用具有多个喷嘴孔的墨吐出装置或者作为印刷介质的基板移动多次而从所述墨吐出装置的喷嘴对作为所述印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式。
另外,在本发明中使用的墨的特征在于,吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上。关于墨的详细的说明后述。
以下,依次说明本发明的实施方式以及构成元素。
1.1利用随机滴下多次通过方式的图案形成方法
本发明所涉及的图案形成方法的特征在于,以如下方式进行控制:与构成图案的图像数据的各像素的灰度或者浓度对应地,使在构成形成于基板上的图案的点的涂膜的形成中使用的墨的液量与邻接的点不具有恒定的周期性,作为图案的涂膜整体是不均匀的。
此外,在此,“不均匀”是指在各点之间液量的差异为在±5%的范围内也有实质上相同的地方,但相同的液量的点未周期性地排列。
作为在点的形成中使用的墨的液量与邻接的点具有恒定的周期性的例子,有如图4以及图5所示的使用各像素的灰度或者浓度具有恒定的周期性的图像数据印刷来进行图案形成的情况。
在本说明书中,将满足上述控制条件的方式称为“随机滴下多次通过方式”。
此外,在本发明中所称的“随机”是指在在后述条件范围内进行控制为前提的条件下的图案的形成方法中,关于点的液量或者点的相互的位置关系等,认识到没有整体上的同一性或者周期性等规则性的非人为性或者不可预测性的状态。具体而言,是指例如图7所示的状态。
此外,在本发明中,“点”是指构成通过喷墨印刷法形成到印刷介质的墨图像的最小单位的像素,是指利用墨液的1个液滴形成的涂膜部分。因此,与印刷对象的图像数据中的1个像素对应的墨图像中的像素还可能有由多个点(液滴)形成的情况。
以下,说明本发明所涉及的利用随机滴下多次通过方式的图案形成方法的实施方式的一个例子,不限于下述例的实施方式/方案,只要满足上述控制条件,则包含于本发明的技术的范围。
说明本实施方式中的图像数据以及墨的液量分配。
在本发明所涉及的随机滴下多次通过方式中,与各像素的灰度或者浓度对应地改变点的液量,所以随机滴下多次通过方式的图像数据优选为作为例子如图6所示的与邻接的像素不具有恒定的周期性的256灰度的灰色图像。
作为多灰度的随机的图像数据的制作方法,能够对灰色图像进行图像处理来进行。例如,通过利用Adobe公司的Photoshop对256灰度的30%灰色图像进行噪声滤波,能够制作如图16的随机的多灰度灰色的图像数据。
根据该多灰度的图像数据,例如,能够以0~86灰度的黑色部分为7pL、87~172灰度的灰色部分为3.5pL、173~255灰度的白色部分为0pL的方式分配液量。
图7是根据图6的图像数据印刷而形成的点的液量分配的形象图。通过随机地配置液量,能够抑制条痕、斑驳不均的发生。
接下来,说明本实施方式中的喷墨印刷装置以及印刷方法。
图8是示出本实施方式中的喷墨印刷(打印)装置1的示意图。在图8所示的装置中,在X方向的线性载置台4上,搭载有带有吐出墨的分辨率600dpi的喷墨头3的箱盒2,头3在X方向上移动,装置的详细后述。另外,在Y方向的线性载置台6上搭载有放置基板的桌台5,在Y方向(搬送方向)上移动。
本实施方式中的利用随机滴下多次通过方式的图案形成能够通过区块印刷进行,图9示出使用1个分辨率600dpi的喷墨头通过区块印刷进行1200dpi的印刷的方法。
图8所示的喷墨头3在Y方向(搬送方向)上移动,利用根据图像数据分配的液量进行第1次扫描的印刷。之后,头在X方向上移动21.2μm(相当于1200dpi的1个像素),利用根据图像数据分配的液量进行第2次扫描的印刷,1200dpi的印刷完成。
1.2利用随机多次通过方式(A)的图案形成方法
作为本发明的实施方式,优选以如下方式进行控制:使在构成形成于基板上的图案的点的涂膜的形成中使用的墨的液滴着落经过多次,并且使液滴着落的点的位置不按照排列有构成图像数据的各像素的行以及列的顺序,并且不具有恒定的周期性。
在本说明书中,将满足上述控制条件的方式称为“随机多次通过方式(A)”。
以下,说明本发明所涉及的利用随机多次通过方式(A)的图案形成方法的实施方式的一个例子,但不限于下述例的实施方式/方案,只要满足上述控制条件,则包含于本发明的技术的范围。
图10是在随机多次通过方式中使用的图像数据,各点由均匀的液量形成。另外,也可以使用在随机多次通过方式中使用的如图6的多灰度的随机的图像数据,利用不同的液量形成各点。
说明本实施方式中的墨的着落。
在1次的扫描中,在排列的行以及列的方向上不连续而隔开间隔着落,以使该间隔不恒定的方式形成点。关于第2次以后的扫描,在未形成点的位置同样地形成点,使点不重复。在各次的扫描中,形成的点的数量也可以不恒定。
此外,扫描的次数也可以进一步增加。
接下来,说明本实施方式中的印刷方法。
图11示出使用1个分辨率600dpi的喷墨头通过随机的着落进行1200dpi的印刷的方法。
在图3所示的本实施方式中的利用随机多次通过方式的图案形成中,如图11所示,喷墨头在Y方向(搬送方向)上进行了基于4次扫描的印刷之后,在X方向上移动21.2μm(相当于1200dpi的1个像素),再次在Y方向上进行基于4次扫描的印刷,从而以合计8次的移动(通过)完成印刷(关于装置,参照图8)。
1.3利用随机多次通过方式(B)的图案形成方法
作为本发明的实施方式,是一种基于图案的图像数据的利用喷墨印刷方式的图案形成方法,其特征在于,在具有多个喷嘴孔的墨吐出装置或者作为印刷介质的基板移动多次而从所述墨吐出装置的喷嘴对作为所述印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式中,作为所述墨,使用吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上的墨,并且以如下方式进行控制:使在构成形成于所述基板上的所述图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液滴着落经过多次,并且使所述液滴着落的所述点的位置在所述墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向上不具有恒定的周期性、在主扫描方向上不连续。
在本说明书中,将满足上述控制条件的方式称为“随机多次通过方式(B)”。
以下,说明本发明所涉及的利用随机多次通过方式(B)的图案形成方法的实施方式的一个例子,但不限于下述例的实施方式/方案,只要满足上述控制条件,则包含于本发明的技术的范围。
在1.2记载的利用随机多次通过方式(A)的图案形成方法中,使用与多个喷嘴孔在一列方向上排列的墨吐出装置的喷嘴列方向垂直以及平行地移动多次而从喷嘴对作为印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式,但对于本实施方式,使用具有多个喷嘴孔的墨吐出装置或者作为印刷介质的基板移动多次而从所述墨吐出装置的喷嘴对作为所述印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式。
发明者进一步反复研究而得知,墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向也可以不与喷嘴列垂直或者平行,墨吐出装置以及作为印刷介质的基板不论仅某一方移动来形成图案还是两方移动来形成图案,都不易发生条痕、不均,具体后述。
另外,在1.2记载的利用随机多次通过方式(A)的图案形成方法中,其特征在于,以如下方式进行控制:使液滴着落的点的位置不按照排列有构成图像数据的各像素的行以及列的顺序,并且不具有恒定的周期性,但对于本实施方式,其特征在于,以如下方式进行控制:使在墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向上不具有恒定的周期性,在主扫描方向上不连续。即,可知如果以使在墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向上不具有恒定的周期性的方式、进而以使在主扫描方向上不连续的方式进行控制,则即使对于副扫描方向一部分连续,也不易发生条痕、不均。
1.3.1分割印刷
作为本发明的实施方式,还优选以在重叠印刷的情况下使各像素不重叠的方式、并且以使所述液滴着落的所述点的位置在所述墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向上不具有恒定的周期性、在主扫描方向上不连续的方式,将所述图案的所述图像数据分割为多个,依次重叠印刷所述分割后的所述图像数据。
在本说明书中,将满足上述控制条件的印刷方法称为“分割印刷”。
以下,说明本发明所涉及的利用分割印刷的图案形成方法的实施方式的一个例子,但不限于下述例的实施方式/方案,只要满足上述控制条件,则包含于本发明的技术的范围。
图29示出使用1个喷嘴分辨率600dpi的喷墨头通过随机的着落并且分割印刷进行分辨率2400dpi的印刷的方法。在图29中,使用各点由均匀的液量形成的源图像数据,但也可以使用如图6的多灰度的随机的源图像数据,利用不同的液量形成各点。
在分割印刷中,将该源图像数据分割为两个而制作分割图像数据后,针对每个分割图像数据依次重叠印刷。因此,以在重叠印刷的情况下使各像素不重叠的方式制作分割图像数据。另外,以使液滴着落的点的位置在墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向上不具有恒定的周期性、在主扫描方向上不连续的方式制作分割图像数据。
分割图像数据能够利用Adobe公司的图像处理软件Photoshop2020等图像处理软件制作。例如,使用Photoshop通过误差扩散法等对灰色图像进行单色2灰度化,制作黑和白的随机的图像。接下来,使该图像色调反转来制作黑和白的反转后的图像。得到的2张图像成为着落随机而不重叠的黑填涂数据的分割图像。
以下,比较图29、30以及31来说明分割印刷。
图31示出使用1个喷嘴分辨率600dpi的喷墨头通过随机的着落进行分辨率2400dpi的印刷的方法。在该方法中,针对主扫描方向的每个列完成印刷。
在图31中,例如通过1扫描以及2扫描这连续的2次扫描来完成主扫描方向的列的印刷。另一方面,在分割印刷中,如图29所示,通过1扫描以及5扫描这不连续的2次扫描来完成主扫描方向的列的印刷。
这样,在分割印刷中,直至完成主扫描方向的列的印刷为止的时间比较长,所以墨易于固定,能够抑制墨的流动,难以发生条痕、不均。
图30A以及图30B示出将源图像数据分割为四个来进行与图29同样的分割印刷的方法。在该情况下,通过1扫描、5扫描、9扫描以及13扫描这不连续的4次扫描来完成主扫描方向的列的印刷。
这样,通过增加源图像数据的分割数,直至完成主扫描方向的列的印刷为止的扫描数增加,所以直至完成印刷为止的时间进一步变长,更难以发生条痕、不均,能够降低表面粗糙度。
另外,在主扫描方向的列的印刷完成之前,在行的方向上也进行印刷,所以即使在使用着落时的粘度比较高的墨、相转移时间比较快的墨的情况下,墨也不易以主扫描方向的线状固定,也难以发生条痕、不均。此外,通过扫描数增加,能够降低在邻接的着落中由于与先着落的墨度(点)的相互作用而引起着落偏移,图案形成性提高。
在本实施方式中,随机的着落是指以如下方式进行控制:使液滴着落的点的位置在墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向上不具有恒定的周期性、在主扫描方向上不连续。
图32示出进行与图29同样的分割印刷的方法,但在1扫描以及5扫描中从左端的喷嘴和正中的喷嘴分别吐出的液滴着落的点的位置相同。
作为本发明的解决课题的条痕、不均在液滴着落的点的位置在主扫描方向的列的方向上是周期的或者规则的时易于发生,但在行的方向上即使是周期的或者规则的也不易发生。因此,如图32所示,在一部分的扫描中,即使将从不同的喷嘴分别吐出的液滴着落的点的位置设为相同,也能够充分地抑制条痕、不均的发生。
1.3.2双向印刷
作为本发明的实施方式,还优选墨吐出装置在主扫描方向上相对地往返移动,在去路以及归路中都吐出墨的液滴。
在本说明书中,将满足上述控制条件的印刷方法称为“双向印刷”。
以下,说明本发明所涉及的利用双向印刷的图案形成方法的实施方式的一个例子,但不限于下述例的实施方式/方案,只要满足上述控制条件,则包含于本发明的技术的范围。
图38示出墨吐出装置进行在主扫描方向上相对地往返移动并在去路以及归路中都吐出墨的液滴的双向印刷的方法。此外,在图38中,进行分割印刷,但无需一定进行分割印刷。
在1扫描中,墨吐出装置一边吐出墨的液滴一边在箭头的方向上相对地移动(去路移动)。接下来,在2扫描中,以点的列形成于在1扫描中形成的点的列的邻接的右侧的方式,墨吐出装置在箭头方向上相对地移动,一边吐出墨的液滴一边在箭头的方向上相对地移动(归路移动)。将其重复,通过合计8次的扫描完成印刷。
此外,“相对地移动”是指在本实施方式中墨吐出装置以及作为印刷介质的基板既可以仅某一方移动,也可以两方移动,在墨吐出装置和作为印刷介质的基板的二者的位置关系中,墨吐出装置相对地移动。
因此,在图38的1扫描中,既可以固定基板而使墨吐出装置在箭头的方向上移动,也可以固定墨吐出装置而使基板在与箭头相逆的方向上移动。
在如图29所示的单向印刷中,墨吐出装置在主扫描方向上相对地往返移动,但仅在去路中吐出墨的液滴,在归路仅移动。因此,通过进行双向印刷,能够缩短印刷时间,生产率提高。
1.3.3正逆混合印刷
作为本发明的实施方式,还优选墨吐出装置相对于副扫描方向以正方向以及逆方向的组合相对地移动。
在本说明书中,将满足上述控制条件的印刷方法称为“正逆混合印刷”。
以下,说明本发明所涉及的利用正逆混合印刷的图案形成方法的实施方式的一个例子,但不限于下述例的实施方式/方案,只要满足上述控制条件,则包含于本发明的技术的范围。
图39示出墨吐出装置进行相对于副扫描方向以正方向以及逆方向的组合相对地移动的正逆混合印刷的方法。此外,在图39中,进行分割印刷,但无需一定进行分割印刷。
在1扫描中,墨吐出装置在主扫描方向上相对地移动,吐出墨的液滴。接下来,在2扫描中,以在1扫描中形成的点的列的右侧隔开一个点量的间隔形成点的列的方式,墨吐出装置在箭头方向上相对地移动,进而在主扫描方向上移动,吐出墨的液滴。然后,在3扫描中,以在1扫描中形成的点的列与在2扫描中形成的点的列之间形成点的列的方式,墨吐出装置在箭头方向上相对地移动,进而在主扫描方向上移动,吐出墨的液滴。将其重复,通过合计8次的扫描完成印刷。
在如图29所示的墨吐出装置的相对的移动的方向仅为一个方向的正向印刷中,根据情况以与形成的点邻接的方式进而形成点,所以在点的墨固定化之前形成邻接的点,成为条痕、不均的原因。另一方面,在正逆混合印刷中,与形成的点隔开间隔而形成点,所以在点的墨固定化之后形成邻接的点,难以发生条痕、不均。另外,在正逆混合印刷中,与形成的点隔开间隔而形成点,所以能够降低在邻接的着落中由于与先着落的墨(点)的相互作用而发生着落偏移,图案形成性提高。
1.3.4随机滴下多次通过方式的应用
作为本发明的实施方式,进而还优选以如下方式进行控制:使在构成形成于基板上的图案的点的涂膜的形成中使用的墨的液量与构成图像数据的各像素的灰度或者浓度对应,与邻接的点不具有恒定的周期性,作为图案的涂膜整体是不均匀的。
图43示出使用多灰度的图像数据并使用1个喷嘴分辨率600dpi的喷墨头通过随机的着落进行分辨率2400dpi的印刷的方法。
作为在本发明所涉及的随机多次通过方式中使用的图像数据,也可以使用如图31的图像数据,利用均匀的液量形成各点,但还可以使用如图43的多灰度的随机的图像数据,与各像素的灰度或者浓度对应地,利用不同的液量形成各点。这样,通过组合随机滴下多次通过方式和随机多次通过方式,邻接的点的随机性进一步提高,更难以发生条痕、不均。
此外,作为本发明的实施方式,根据形成的图案的形状,还优选以如下方式进行控制:使形成在基板上形成的图案部和非图案部的边界的图案部内侧的边缘的点(液滴)的每1点(液滴)的墨的液量大致相同。此外,在此,“液量大致相同”是指液量的差异为±5%以内。
另外,在印刷介质是如电子设备的布线基板那样有凸形状部分的基板的情况下,还优选以如下方式进行控制:对于有凸形状部分的基板,使形成凸形状部分的边缘的点(液滴)的每1点(液滴)的墨的液量大致相同。
此外,还优选以如下方式进行控制:对于有凸形状部分的基板,使形成凸形状部的底面的内侧和外侧的边界的外侧的边缘的点(液滴)与形成凸形状部的边缘的点(液滴)相比每1点(液滴)的墨液量更多。
另外,在实施方式中,还优选以如下方式进行控制:对于有凸形状部分的基板,使形成凸形状部的底面的内侧和外侧的边界的外侧的边缘的面的点(液滴)的液量从与凸形状部相接的面到外侧方向的面连续地变化。
作为本发明的实施方式,虽然还取决于所使用的墨的性能以及形成的图案的目的,但以使构成图案的点(液滴)的涂膜的平均厚度是15μm以上的方式进行控制从本发明的效果表现的观点来看是优选的。
另外,在实施方式中,根据与上述同样的观点,还优选将为了形成构成所述图案的各点(液滴)的涂膜而着落的所述墨的液量改变多个。
上述各种实施方式/条件等在后记的实施例中具体地说明。
1.4墨
在本发明的形成方法中使用的墨的特征在于,墨的吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1是100以上。
通过使η2/η1成为100以上,能够抑制发生凸起等,能够形成高精细的图案。另外,通过使η2/η1成为200以上、进而成为500以上,提高向异种部件、有凹凸的基板的高精细图案形成,所以优选。
此外,关于墨吐出时以及着落时的粘度,只要是满足上述比率的范围内,则没有特别限定,将吐出时的温度设为了例如75℃时的粘度(η1)从喷墨头的吐出性的点来看优选为3mPa·s~15mPa·s的范围。
另一方面,将墨着落时的温度设为了室温(25℃)时的粘度(η2)优选为1×102mPa·s~1×104mPa·s。
通过粘度(η2)是1×102mPa·s~1×104mPa·s,在着落时墨在基板上固定化,能够抑制凸起等的发生。
在本发明所涉及的图案的形成方法中,特别,通过使用该墨,能够防止绝缘、导电不良等的发生。特别,在跨越不同的部件、有凸形状的部件形成图案的情况下,效果显著。
在本发明中,作为所述墨,优选使用如后述的热熔类型、凝胶化类型或者触变性类型中的任意类型的墨。
<粘度>
“着落时的温度下的粘度η2”是指在基板上的墨的湿润扩展所引起的墨的流动(并非由着落的冲击引起的)实质上发生之前达到的墨的粘度,具体而言,从墨着落到基板起1秒以内达到的粘度,在本发明中,设为墨着落时的基板的温度。
另一方面,关于“吐出时的温度下的粘度η1”,设为墨从头吐出的时间点的头的温度。
关于粘度测定,在能够控制温度的压力控制型流变仪(例如PhysicaMCR300,AntonPaar公司制)中设置所述墨并加热到100℃,在降温速度0.1℃/s的条件下冷却至25℃,进行粘度测定。能够使用直径75.033mm、锥角1.017°的锥形板(例如CP75-1,Anton Paar公司制)来进行测定。
另外,温度控制能够使用温度控制装置例如通过附属于PhysicaMCR300的珀尔帖元件型温度控制装置(TEK150P/MC1)来进行。
<粘度比率η2/η1的控制方法>
本发明所涉及的墨的粘度比率η2/η1的条件例如能够通过墨的组成、墨着落时的温度、湿度等物理条件的设定等来适当地满足。
作为所述墨,优选例如具有粘度由于热熔、触变性或者凝胶化中的任意的相变机制而变化的性能。从墨的吐出时到着落时墨表现相变功能,从而能够满足本发明所涉及的粘度比率η2/η1的条件。
“热熔”是指加热熔化,“基于热熔的相变机制”是指从被加热(熔融)而粘度低的状态(吐出时)通过被冷却而转移到粘度高的状态(着落时)的机制。
在适当地表现基于热熔的相变机制的观点中,优选在吐出时和着落时使墨的温度变化。例如,优选进行吐出时的墨加热或者着落时的墨冷却中的任意一方或者两方。
在本发明中,当在吐出时和着落时使墨的温度变化的情况下,能够适当地使用如用于加热填充于喷墨头的墨的加热器(加热单元)、用于冷却基板的冷却单元等的温度调整单元。
“触变性”是指呈现如凝胶那样的塑性固体和如溶胶那样的非牛顿液体的中间性质的性质,粘度随着时间经过而变化。
“基于触变性的相变机制”是指从由搅拌、振动等产生的剪切应力的作用下的粘度低的状态(射出时)转移到由于剪切应力的作用减少或者静止而粘度高的状态(着落后)的相变机制。
例如,能够适当地使用对填充于喷墨头的墨施加搅拌、振动(微振动)的剪切应力提供单元来表现基于触变性的相变机制。
“基于凝胶化的相变机制”是指从由于溶质的独立的运动性而粘度低的状态(射出时)通过根据化学或者物理性的凝集而形成的高分子网眼、微粒子的凝集构造等的相互作用而溶质丧失独立的运动性并形成集合的构造而转移到粘度高的状态(着落时)的相变机制。在该情况下,优选在墨中包含如油凝胶化剂(详细后述)等的凝胶化剂。
在适当地表现基于凝胶化的相变机制的观点中,优选在吐出时和着落时使墨的温度变化。例如,优选为在吐出时将墨加热到溶胶-凝胶相转移温度(凝胶化温度)以上而进行溶胶化并在着落时将墨冷却到溶胶-凝胶相转移温度(凝胶化温度)以下而进行凝胶化的方法。
<热固化性喷墨墨>
在本发明中使用的墨优选为含有具有热固化性官能基的化合物和凝胶化剂,是基于温度的溶胶/凝胶相转移的热固化性喷墨墨。另外,热固化性喷墨墨更优选含有具有光聚合性官能基的化合物和光聚合引发剂。
《热固化性官能基》
根据热固化性的点,热固化性官能基优选为从由羟基、羧基、异氰酸酯基、环氧基、(甲基)丙烯酸基、马来酰亚胺基、巯基以及烷氧基构成的群中选择的至少1种。
《凝胶化剂》
凝胶化剂优选以在由于光以及热而固化的固化膜中均匀地分散的状态被保持,由此能够防止水分浸透到固化膜中。
根据不阻碍墨的固化性而被分散于固化膜中的点,这样的凝胶化剂优选为由下述一般式(G1)或者(G2)表示的化合物中的至少一种化合物。此外,在喷墨印刷中,在钉扎性良好、能够进行同时确保细线和膜厚的描绘、细线再现性方面优良的点上优选。
一般式(G1):R1-CO-R2
一般式(G2):R3-COO-R4
[在式中,R1~R4分别独立地表示具有碳数12以上的直链部分并且也可以具有分支的烷基链。]
由一般式(G1)表示的酮蜡或者由一般式(G2)表示的酯蜡由于直链状或者分支链状的碳化氢基(烷基链)的碳数是12以上,所以凝胶化剂的结晶性进一步提高,耐水性提高,并且在下述碳室构造中产生更充分的空间。因此,溶媒、光聚合性化合物等墨介质易于充分内包于上述空间内,墨的钉扎性进一步变高。
另外,直链状或者分支链状的碳化氢基(烷基链)的碳数优选为26以下,在26以下时,凝胶化剂的熔点不会过度提高,所以在吐出墨时无需将墨过度加热。
根据上述观点,R1以及R2、或者R3以及R4特别优选为碳原子数12以上且23以下的直链状的碳化氢基。另外,根据提高墨的凝胶化温度、在着落后使墨急速凝胶化的观点,R1或R2中的任意一个或者R3或R4中的任意一个优选为饱和的碳原子数12以上且23以下的碳化氢基。
根据上述观点,R1以及R2这双方、或者R3以及R4这双方更优选为饱和的碳原子数11以上且小于23的碳化氢基。
凝胶化剂的含有量优选相对于墨的全部质量在0.5~5.0质量%的范围内。通过使凝胶化剂的含有量成为上述范围内,凝胶化剂针对溶媒成分的溶解性以及钉扎性效果变得良好,此外成为固化膜时的耐水性变得良好。另外,根据上述观点,喷墨墨中的凝胶化剂的含有量更优选为0.5~2.5质量%的范围内。
另外,根据以下的观点,凝胶化剂优选在墨的凝胶化温度以下的温度下在墨中结晶化。凝胶化温度是指在将由于加热而溶胶化或者液体化的墨冷却时凝胶化剂从溶胶相转移到凝胶而墨的粘度急剧变化的温度。具体而言,能够一边通过粘弹性测定装置(例如MCR300,Physica公司制)测定粘度一边将溶胶化或者液体化的墨冷却,将粘度急剧上升的温度设为该墨的凝胶化温度。
《具有光聚合性官能基的化合物》
具有光聚合性官能基的化合物(还称为光聚合性化合物)是具有通过活性光线的照射产生聚合或者桥接反应而聚合或者桥接而使墨固化的作用的化合物即可。在光聚合性化合物的例子中,包括自由基聚合性化合物以及阳离子聚合性化合物。光聚合性化合物也可以是单体、聚合性低聚物、预聚合物或者它们的混合物中的任意一种。光聚合性化合物在喷墨墨中既可以仅包含1种,也可以包含2种以上。
自由基聚合性化合物优选为不饱和羧酸酯化合物,更优选为(甲基)丙烯酸酯。作为这样的化合物,可以举出具有前述(甲基)丙烯酸基的化合物。
阳离子聚合性化合物可以是环氧化合物、乙烯基醚化合物以及氧杂环丁烷化合物等。阳离子聚合性化合物在喷墨墨中既可以仅包含1种,也可以包含2种以上。
《光聚合引发剂》
光聚合引发剂在光聚合性化合物为自由基聚合性化合物时优选使用光自由基引发剂,在前述光聚合性化合物为阳离子聚合性化合物时优选使用光酸产生剂。
光聚合引发剂在本发明的墨中既可以仅包含1种,也可以包含2种以上。光聚合引发剂也可以是光自由基引发剂和光酸产生剂这两方的组合。在光自由基引发剂中,包含裂解型自由基引发剂以及氢提取型自由基引发剂。
《着色剂》
在本发明中使用的墨也可以根据需要还包含着色剂。着色剂可以是染料或者颜料,但由于针对墨的构成成分具有良好的分散性并且耐候性优良,所以优选为颜料。
优选的是颜料的分散以颜料粒子的体积平均粒径优选成为0.08μm~0.5μm的范围内、最大粒径优选成为0.3μm~10μm的范围内、更优选成为0.3μm~3μm的范围内的方式进行。颜料的分散通过颜料、分散剂以及分散介质的选定、分散条件以及过滤条件等来调整。
此外,为了提高颜料的分散性,也可以还包含分散剂以及分散辅助剂。分散剂以及分散辅助剂的合计量优选相对于颜料为1~50质量%的范围内。
在本发明中使用的墨也可以根据需要还包含用于使颜料分散的分散介质。作为分散介质也可以使溶剂包含于墨,但为了抑制形成的印刷物中的溶剂的残留,优选将如上述的光聚合性化合物(粘度特别低的单体)用作分散介质。
在使用染料的情况下,可以举出油溶性染料等。
着色剂在墨中也可以包含1种或者2种以上,调色为期望的颜色。着色剂的含有量优选相对于墨全部量为0.1~20质量%的范围内,更优选为0.4~10质量%的范围内。
《其他成分》
在本发明中使用的墨也可以在得到本发明的效果的范围内还包含组聚剂、表面活性剂、固化促进剂、耦合剂、离子捕捉剂等其他成分。这些成分在该墨中既可以仅包含1种,也可以包含2种以上。另外,根据固化性的观点,本来优选为无溶剂,但为了调整墨粘度还能够添加溶剂。
《物性》
在着落并降温到常温时使墨充分凝胶化而钉扎性变得良好的点上,在本发明中使用的墨的25℃下的粘度优选为1Pa·s~1×104Pa·s的范围内。另外,根据进一步提高从喷墨头的吐出性的观点,本发明的墨的80℃下的粘度优选为3mPa·s~20mPa·s的范围内,更优选为7mPa·s~9mPa·s的范围内。
在本发明中使用的墨优选在40℃以上且小于100℃的范围内具有相转移点。在相转移点为40℃以上时,在印刷介质着落后,墨迅速地凝胶化,所以钉扎性进一步变高。另外,在相转移点小于100℃时,墨处理性变得良好而吐出稳定性变高。根据能够在更低温下吐出墨并降低对图像形成装置的负荷的观点,该墨的相转移点更优选为40℃~60℃的范围内。
根据进一步提高从喷墨头的吐出性的观点,本发明所涉及的颜料粒子的平均分散粒径优选为50nm~150nm的范围内,最大粒径优选为300nm~1000nm的范围内。平均分散粒径进一步优选为80nm~130nm的范围内。本发明中的颜料粒子的平均分散粒径是指使用Zetasizer ZSP(Malvern公司制)通过动态的光散射法求出的值。此外,包含着色剂的墨的浓度高、在该测定机器中光不透射,所以将墨稀释200倍后测定。测定温度设为常温(25℃)。
《阻焊图案的形成》
在本发明中使用的墨优选为用于形成在打印电路基板中使用的阻焊图案的阻焊墨。在使用该墨形成阻焊图案时,能够防止水分浸透到阻焊图案,其结果,打印电路基板中的铜箔和阻焊图案界面的密接性变得良好,并且能够防止铜的迁移并抑制绝缘性降低。
使用在本发明中使用的墨的阻焊图案的形成方法优选包括:下述(1)从喷墨头的喷嘴吐出墨并使墨在形成有电路的打印电路基板上着落的工序;以及下述(3)将墨加热而正式固化的工序。
在本发明中使用的墨中含有具有光聚合性官能基的化合物和光聚合引发剂的情况下,优选在上述(1)与(3)的工序之间,包括对着落的墨照射活性光线而使墨临时固化的工序((2)的工序)。
(1)的工序:
在(1)的工序中,从喷墨头吐出本发明的墨的液滴,使其在作为印刷介质的打印电路基板上的与应形成的阻焊图案对应的位置着落而构图。从喷墨头的吐出方式可以是按需方式和连续方式中的任意一种。
通过在加热的状态下从喷墨头吐出墨的液滴,能够提高吐出稳定性。吐出时的墨的温度优选为40℃~100℃的范围内,为了进一步提高吐出稳定性,更优选为40℃~90℃的范围内。特别,优选在如墨的粘度成为7mPa·s~15mPa·s的范围内、更优选成为8mPa·s~13mPa·s的范围内的墨温度下进行吐出。
关于溶胶/凝胶相转移型的墨,为了提高从喷墨头吐出墨的吐出性,优选将填充于喷墨头时的墨的温度设定为该墨的(凝胶化温度+10)℃~(凝胶化温度+30)℃。在喷墨头内的墨的温度小于(凝胶化温度+10)℃时,在喷墨头内或者喷嘴表面墨凝胶化,墨的吐出性易于降低。另一方面,在喷墨头内的墨的温度超过(凝胶化温度+30)℃时,墨的温度变得过高,所以墨成分有时劣化。
墨的加热方法没有特别限制。例如,能够通过面板加热器、带状加热器或者保温液等将构成头箱盒的墨罐、供给管道以及紧接着头之前的前室墨罐等墨供给系统、带过滤器的配管以及压电头等中的至少任意一个加热。从印刷速度以及画质方面来看,吐出时的墨的液滴量优选为2pL~20pL的范围内。
打印电路基板没有特别限定,例如优选为使用了纸酚、纸环氧树脂、玻璃布环氧树脂、玻璃聚酰亚胺、玻璃布/无纺布环氧树脂、玻璃布/纸环氧树脂、合成纤维环氧树脂、氟·聚乙烯·PPO·氰酸酯等的高频电路用覆铜层压板等材质的所有品级(FR-4等)的覆铜层压板、其他聚酰亚胺膜、PET膜、玻璃基板、陶瓷基板、晶片板、不锈钢板等。
(2)的工序:
在(2)的工序中,对在(1)的工序中着落的墨照射活性光线,使该墨临时固化。活性光线能够从例如电子射线、紫外线、α射线、γ射线以及X射线等中选择,优选为紫外线。紫外线的照射能够使用例如Phoseon Technology公司制的水冷LED在波长395nm的条件下进行。通过将LED作为光源,能够抑制由于由于光源的辐射热使墨熔化引起的墨的固化不良。
紫外线的照射以具有370nm~410nm的范围内的波长的紫外线的阻焊图案表面中的峰值照度优选成为0.5W/cm2~10W/cm2的范围内、更优选成为1W/cm2~5W/cm2的范围内的方式进行。根据抑制辐射热照射到墨的观点,照射到阻焊图案的光量优选小于500mJ/cm2。活性光线的照射优选在墨着落之后进行0.001秒~300秒的时段,为了形成高精细的阻焊图案,更优选进行0.001秒~60秒的时段。
(3)的工序:
在(3)的工序中,在(2)的临时固化后,进一步将墨加热而正式固化。关于加热方法,例如,优选向设定为110℃~180℃的范围内的烤炉投入10分钟~60分钟。
此外,在本发明中使用的墨除了被用作前述阻焊图案形成用的墨以外,还能够用作电子零件用的粘接剂、密封剂、电路保护剂等。
在本发明中,设置阻焊图案的部位没有特别限定,但如上所述,在跨越不同的部件形成的情况、跨越有凹凸的部件形成的情况下,本发明的效果特别有意义。
2喷墨印刷装置
以下,说明能够在本发明中使用的多次通过方式的喷墨印刷装置(还称为“喷墨打印装置”或者“喷墨记录装置”)具备的基本的结构零件的功能。
图8A和8B所示的图是示出利用多次通过方式的喷墨印刷装置1的示意图;8A正面图,8B俯视图。
该喷墨印刷装置1是基本上以头3往返进行重叠印刷的多次通过方式进行墨的吐出的印刷装置,具备安装有头的箱盒2、使所述箱盒2移动的X方向线性载置台4、设置基板的桌台5、使所述桌台5移动的Y方向线性载置台6等。
在喷墨印刷装置1中,头3在X方向上移动,设置基板的桌台5在Y方向移动,从而进行印刷。
另外,虽然未图示,喷墨印刷装置1具备控制从头3吐出墨的装置以及控制XY载置台的计算机。控制XY载置台的计算机根据图像数据控制XY载置台的动作。
此外,上述计算机具备CPU(Central Processing Unit:中央处理装置)、ROM(ReadOnly Memory,只读存储器)以及RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)等。
作为X方向的印刷方法,通过将安装有头3的箱盒2搭载到X方向的线性载置台4并利用控制XY载置台的计算机使其移动到期望的位置来进行。
另外,作为Y方向的印刷方法,通过设置有基板的桌台5在Y方向上移动并在基板通过头下时从头吐出墨来进行。设置于Y方向的线性载置台6的编码器和控制从头3吐出墨的装置连动,根据编码器信号,以图像数据的分辨率吐出墨。
在针对X方向以比头的分辨率高的分辨率进行印刷的情况下,头在X方向上移动多次而进行印刷。
例如,在用1个分辨率600dpi的喷墨头印刷2400dpi的情况下,头在Y方向上进行第1次扫描的印刷之后,在X方向上移动10.6μm(相当于2400dpi的1个像素)并在Y方向上进行第2次扫描的印刷。进而,头在X方向上移动10.6μm并在Y方向上进行第3次扫描的印刷之后,在X方向上移动10.6μm并在Y方向上进行第4次扫描的印刷而完成。
在上述中,使搬送方向仅为一个方向而进行印刷,但还有往返地进行印刷的情况(称为双向印刷)。
另外,在印刷区域大于头宽的情况下,在X方向上移动头宽量来进行印刷。
发明者进一步反复研究喷墨印刷装置而得知,墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向也可以不与喷嘴列垂直或者平行,墨吐出装置以及作为印刷介质的基板不论仅某一方移动来形成图案还是两方移动来形成图案,都难以发生条痕、不均。
以下,说明在本发明中能够使用的上述以外的多次通过方式喷墨印刷装置。
墨吐出装置(含义与上述“头”相同)具有用于吐出墨的多个喷嘴孔。该喷嘴孔优选排成一列,但喷嘴列和头的主扫描方向(含义与上述“Y方向”相同)以及副扫描方向(含义与上述“X方向”相同)也可以不垂直或者平行,没有特别限定。
图41示出喷嘴列的方向与X方向以及Y方向都不垂直或者平行而是倾斜的情况下的印刷方法。喷嘴列倾斜的喷墨印刷装置也能够用于本发明的图案形成方法。
图42示出墨吐出装置自身的方向与X方向以及Y方向都不垂直或者平行而是倾斜的情况下的印刷方法。通过适当地变更墨吐出装置和主扫描方向的角度,能够变更形成的点的间隔,所以无需增设墨吐出装置而能够提高喷嘴分辨率。这样的喷墨印刷装置也能够用于本发明的图案形成方法。
另外,在上述喷墨印刷装置1中,通过头在X方向上移动且基板在Y方向上移动来进行印刷,但头在Y方向上移动且基板在X方向上移动的喷墨印刷装置、基板在X方向上和Y方向上都移动的喷墨印刷装置、以及头在X方向上和Y方向上都移动的喷墨印刷装置也能够用于本发明的图案形成方法。
图34示出利用上述喷墨印刷装置1进行印刷的方法。在1扫描中,头被固定,基板在箭头方向上移动而通过头下时,从头吐出墨的液滴,从而在基板和头的位置关系中,头在主扫描方向上相对地移动。在以比头的分辨率高的分辨率印刷的情况下,在2扫描中,头在箭头方向上移动,基板在箭头方向上再次移动而吐出墨的液滴。将其重复,印刷完成。
在图33所示的喷墨印刷装置100中,通过将安装有头3的箱盒2搭载到Y方向的线性载置台6并利用控制XY载置台的计算机使其移动到期望的位置来进行。
另外,作为X方向的印刷方法,在进行Y方向的主扫描方向的印刷之后,设置有基板的桌台5在X方向上移动,进行接下来的Y方向的主扫描方向的印刷。
与喷墨印刷装置1同样地,设置于X方向的线性载置台4的编码器和控制从头3吐出墨的装置连动,根据编码器信号,以图像数据的分辨率吐出墨。
图35示出利用喷墨印刷装置100进行印刷的方法。在1扫描中,在固定的基板上,头在主扫描方向上移动而吐出墨的液滴。接下来,在2扫描中,基板在箭头方向上移动,从而在基板和头的位置关系中,头在副扫描方向上相对地移动。然后,在固定的基板上,墨吐出装置在主扫描方向上再次移动而吐出墨的液滴。将其重复,印刷完成。
图36示出利用基板在X方向上和Y方向上都移动的喷墨印刷装置进行印刷的方法。在1扫描中,头被固定,基板在箭头方向上移动而通过头下时,从头吐出墨的液滴,从而在基板和头的位置关系中,头在主扫描方向上相对地移动。接下来,在2扫描中,基板在箭头方向上移动,从而在基板和头的位置关系中,头在副扫描方向上相对地移动。然后,在固定的基板上,墨吐出装置在主扫描方向上再次移动而吐出墨的液滴。将其重复,印刷完成。
图37示出利用头在X方向上和Y方向上都移动的喷墨印刷装置进行印刷的方法。在1扫描中,在固定的基板上,头在主扫描方向上移动而吐出墨的液滴。接下来,在2扫描中,头在箭头方向上移动,使基板在箭头方向上再次移动而吐出墨的液滴。将其重复,印刷完成。
另外,通过将头排列多个并安装到箱盒,能够减少扫描次数,缩短印刷时间。
图40示出使用4个喷嘴分辨率600dpi的喷墨头通过分割印刷进行分辨率2400dpi的印刷的方法。4个喷墨头以成为分辨率2400dpi的间距的方式错开地安装到箱盒。
如图30A以及30B所示,在使用1个喷嘴分辨率600dpi的喷墨头并使用4个分割图像数据进行分辨率2400dpi的印刷的情况下,需要进行16次扫描。然而,如图40所示,在错开地安装有4个喷墨头的情况下,能够通过1次扫描进行图30A中的1扫描~4扫描的工序,所以能够通过合计4次扫描完成印刷,能够缩短印刷时间。
作为以本发明中的随机多次滴下方式进行印刷的方法之一,如上所述,可以举出使用多灰度的随机的灰色图像而与各像素的灰度或者浓度对应地控制液量的方法。
例如,通过利用Adobe公司的Photoshop对256灰度的30%灰色图像进行噪声滤波,能够制作如图16的随机的多灰度灰色的图像数据。根据该图像数据,例如以0~86灰度的黑色部分为7pL、87~172灰度的灰色部分为3.5pL、173~255灰度的白色部分为0pL的方式分配墨的液量。
通过改变从喷嘴吐出墨时的吐出波形或者针对同一像素形成多个点,能够以与各像素对应的不同的液量形成点。
例如,在上述液量分配的情况下,使用3.5pL的液量的喷墨头,规定为0~86灰度的黑色部分滴下2滴、87~172灰度的灰色部分滴下1滴、173~255灰度的白色部分不吐出,从而能够以不同的液量形成点。
作为以本发明中的随机多次通过方式进行印刷的方法,有将源图像分割为随机的多个不重叠的图像而印刷的方法、使用如随机数的函数利用喷墨吐出控制系统使着落变得随机的方法等。
分割图像数据能够通过以下的方法制作。能够利用Adobe公司的图像处理软件Photoshop 2020等图像处理软件制作,例如使用Photoshop通过误差扩散法等对灰色图像进行单色2灰度化,制作黑和白的随机的图像。接下来,使该图像的色调反转来制作黑和白的反转后的图像。
实施例
以下,举出实施例来具体地说明本发明,但本发明不限定于这些。此外,在实施例中使用“份”或者“%”的表示的情况下,只要没有特别限定,则分别表示“质量份”或者“质量%”。
《实施例1》
[墨的调制]
<颜料分散液的调制>
将下述所示的分散剂和分散介质放入不锈钢烧杯,一边在65℃的热板上加热一边加热搅拌溶解1小时,冷却至室温后,对其加入颜料,与直径0.5mm的氧化锆珠200g一起放入玻璃瓶并盖严。将其用油漆搅拌器(paint shaker)分散处理至成为期望的粒径后,去除氧化锆珠。
(黄色颜料分散体)
(蓝色颜料分散体)
分散剂: EFKA7701(BASF公司制) 7质量份
分散介质: 二丙烯酸二丙二醇酯(含有0.2%UV-10)
70质量份
颜料: PB15:4(大日精化制,Chromofine Blue-6332JC)
23质量份
在以下述的配比将调制后的分散体混合之后,利用ADVATEC公司制特氟隆(注册商标)3μm薄膜过滤器进行过滤来调制墨。此外,墨吐出时的温度为75℃下的粘度(η1)是10mPa·s,作为着落时温度的室温(25℃)下的粘度(η2)是1×104mPa·s。即,粘度比率η2/η1是1000。此外,在以下记载的实施例以及比较例中也使用相同的墨。
[图案的印刷]
使用安装有1个喷墨头(KM1800iSHC-C:柯尼卡美能达公司制:分辨率600dpi)的线性XY载置台和控制系统(IJCS-1:柯尼卡美能达公司制),在下述条件下将印刷图案印刷到作为基板的光学用PET膜,利用波长395nm的UV-LED光源以500mJ/cm2的照射能量进行曝光/固化来制作印刷物1。图13示出印刷物1的100倍下的光学显微镜的照片。
填涂部的图像数据:参照图12(使用Adobe公司的图像处理软件Photoshop 2020的噪声滤波处理将256灰度50%灰色变换为随机的多灰度灰色)
分辨率:2400dpi×3000dpi(搬送方向)
通过次数:4次(600dpi×4)
通过间头喷嘴列方向移动距离:10.6μm
印刷方式:区块
液量分配:0~86灰度 3.5pL
87~255灰度 0pL(不提供液滴)
头温度(墨吐出时温度):75℃
基板温度(墨着落时温度):室温(25℃)
《实施例2》
使用安装有1个喷墨头(KM1800iSHC-C:柯尼卡美能达公司制:分辨率600dpi)的线性XY载置台和控制系统(IJCS-1:柯尼卡美能达公司制),在下述条件下通过如图14所示使600dpi的头在搬送方向上移动8次×在头喷嘴列方向上移动1次来按照数字的顺序以本实施方式的一个例子所示的随机多次通过方式将印刷图案印刷到作为基板的光学用PET膜,利用波长395nm的UV-LED光源以500mJ/cm2的照射能量进行曝光/固化来制作印刷物2。
填涂部的图像数据:参照图15
分辨率:1200dpi×1200dpi(搬送方向)
通过次数:8次(600dpi×4×2)
通过间头喷嘴列方向移动距离:21.2μm
印刷方式:随机通过
液量分配:整个面10.5pL
头温度(墨吐出时温度):75℃
基板温度(墨着落时温度):室温(25℃)
《实施例3》
空心圆部的图像数据:参照图18(空心圆无边饰)
填涂部的图像数据:参照图16(使用Adobe公司的图像处理软件Photoshop 2020的噪声滤波处理将256灰度30%灰色变换为随机的多灰度灰色)
分辨率:2400dpi×2400dpi(搬送方向)
通过次数:4次(600dpi×4)
通过间头喷嘴列方向移动距离:10.6μm
印刷方式:区块
液量分配:0~86灰度 7pL
87~172灰度 3.5pL
173~255灰度 0pL(不提供液滴)
《实施例4》
空心圆部的图像数据:图20(空心圆的边缘,以使1个像素成为同一液量的方式用灰度155的灰色统一)
《实施例5》
除了将基板变更为附加了Cu厚度15μm、L/S(线/空间)=100μm/100μm的Cu布线图案的玻璃环氧基板的打印基板以外,与实施例3同样地制作印刷物5。
附加了Cu布线图案的打印基板的放大示意图是图22,在其上印刷的图像数据是图23。
《实施例6》
除了将图像数据如图24所示将与Cu布线图案相接的部分的1个像素量变更为液量10.5pL以外,与实施例5同样地制作印刷物6。
《实施例7》
除了将图像数据如图25所示将与Cu布线图案相接的部分的1个像素量变更为液量10.5pL并将其周围的1个像素量变更为7pL连续的厚度以外,与实施例5同样地制作印刷物7。
《实施例8》
除了将印刷条件变更为下述条件以外,与实施例5同样地制作印刷物8。印刷物8的100倍下的光学显微镜的照片是图27。
填涂部的图像数据:参照图26(通过与上述同样的滤波处理将256灰度灰色变换为随机的多灰度)
分辨率:1200dpi×1200dpi(搬送方向)
通过次数:2次(600dpi×2)
通过间头喷嘴列方向移动距离:21.2μm
印刷方式:区块
液量分配:0~86灰度 14pL
87~172灰度 7pL
173~255灰度 0pL(不提供液滴)
《实施例9》
使用安装有1个喷墨头(KM1800iSHC-C:柯尼卡美能达公司制:喷嘴分辨率600dpi)的线性XY载置台和控制系统(IJCS-1:柯尼卡美能达公司制),在下述条件下将印刷图案印刷到作为基板的光学用PET膜,利用波长395nm的UV-LED光源以500mJ/cm2的照射能量进行曝光/固化来制作印刷物11。
填涂部的图像数据:图31,参照源图像数据
分辨率:2400dpi×2400dpi(搬送方向)
印刷方向(主扫描方向):单向印刷
印刷方向(副扫描方向):正向印刷
通过次数:8次(600dpi×8)
通过间头喷嘴列方向移动距离:10.6μm
印刷方式:随机多次通过,参照图31
液量分配:整个面3.5pL
头温度(墨吐出时温度):75℃
基板温度(墨着落时温度):室温(25℃)
《实施例10》
[分割印刷(图像分割数2)]
关于图像数据,如图29所示,以在重叠印刷的情况下使各像素不重叠的方式、并且以不按照排列有各像素的行以及列的顺序、不具有恒定的周期性的方式,利用图像处理软件分割填涂部的图像数据,制作分割图像数据No.1以及No.2。然后,在下述条件下,针对每个分割图像数据依次重叠印刷。
除了将图像数据以及印刷条件变更为下述条件以外,与实施例9同样地制作印刷物12。
填涂部的图像数据:图29,参照源图像数据
图像分割数:2
分割图像数据:图29,参照分割图像数据
分辨率:2400dpi×2400dpi(搬送方向)
通过次数:8次(600dpi×8)
印刷方向(主扫描方向):单向印刷
印刷方向(副扫描方向):正向印刷
通过间头喷嘴列方向移动距离:10.6μm
印刷方式:随机多次通过,参照图29
液量分配:整个面3.5pL
头温度(墨吐出时温度):75℃
基板温度(墨着落时温度):室温(25℃)
《实施例11》
[分割印刷(图像分割数4)]
除了将图像数据的分割数以及印刷条件变更为下述条件以外,与实施例10同样地制作印刷物13。
填涂部的图像数据:图30A以及30B,参照源图像数据
图像分割数:4
分割图像数据:图30A以及30B,参照分割图像数据
分辨率:2400dpi×2400dpi(搬送方向)
通过次数:16次(600dpi×16)
印刷方向(主扫描方向):单向印刷
印刷方向(副扫描方向):正向印刷
通过间头喷嘴列方向移动距离:10.6μm
印刷方式:随机多次通过,参照图30A以及30B
液量分配:整个面3.5pL
头温度(墨吐出时温度):75℃
基板温度(墨着落时温度):室温(25℃)
《实施例12》
[双向印刷]
除了将印刷条件变更为下述条件以外,与实施例10同样地制作印刷物14。
填涂部的图像数据:图38,参照源图像数据
图像分割数:2
分割图像数据:图38,参照分割图像数据
分辨率:2400dpi×2400dpi(搬送方向)
通过次数:8次(600dpi×8)
印刷方向(主扫描方向):双向印刷
印刷方向(副扫描方向):正向印刷
通过间头喷嘴列方向移动距离:10.6μm
印刷方式:随机多次通过,参照图38
液量分配:整个面3.5pL
头温度(墨吐出时温度):75℃
基板温度(墨着落时温度):室温(25℃)
《实施例13》
[正逆混合印刷]
除了将印刷条件变更为下述条件以外,与实施例10同样地制作印刷物15。
填涂部的图像数据:图39,参照源图像数据
图像分割数:2
分割图像数据:图39,参照分割图像数据
分辨率:2400dpi×2400dpi(搬送方向)
通过次数:8次(600dpi×8)
印刷方向(主扫描方向):单向印刷
印刷方向(副扫描方向):正逆混合印刷
通过间头喷嘴列方向移动距离:10.6μm
21.2μm(3扫描和4扫描之间,7扫描和8扫描之间)
印刷方式:随机多次通过,参照图39
液量分配:整个面3.5pL
头温度(墨吐出时温度):75℃
基板温度(墨着落时温度):室温(25℃)
《实施例14》
[随机滴下多次通过方式兼随机多次通过方式]
使用安装有1个喷墨头(KM1800iSHC-C:柯尼卡美能达公司制:喷嘴分辨率600dpi)的线性XY载置台和控制系统(IJCS-1:柯尼卡美能达公司制),在下述条件下将印刷图案印刷到作为基板的光学用PET膜,利用波长395nm的UV-LED光源以500mJ/cm2的照射能量进行曝光/固化来制作印刷物16。
此外,与图像数据的各像素的灰度对应地分配液量来制作印刷物16。
填涂部的图像数据:图43,参照图像数据(使用Adobe公司的图像处理软件Photoshop 2020的噪声滤波处理将256灰度30%灰色变换为随机的多灰度灰色)
分辨率:2400dpi×2400dpi(搬送方向)
通过次数:8次(600dpi×8)
印刷方向(主扫描方向):单向印刷
印刷方向(副扫描方向):正向印刷
通过间头喷嘴列方向移动距离:10.6μm
印刷方式:随机多次通过,参照图43
液量分配:0~86灰度 7pL
87~172灰度 3.5pL
173~255灰度 0pL(不提供液滴)
头温度(墨吐出时温度):75℃
基板温度(墨着落时温度):室温(25℃)
《实施例15》
[向打印基板的分割印刷(图像分割数2)]
除了将基板变更为附加了Cu厚度15μm、L/S(线/空间)=100μm/100μm的Cu布线图案的玻璃环氧基板的打印基板以外,与实施例10同样地制作印刷物17。
《比较例1》
除了将印刷条件变更为下述条件以外,与实施例1同样地制作印刷物9。印刷物9的100倍下的光学显微镜的照片是图28。
填涂部的图像数据:参照图15
分辨率:2400dpi×2400dpi(搬送方向)
通过次数:4次(600dpi×4)
通过间头喷嘴列方向移动距离:10.6μm
印刷方式:区块
液量分配:整个面3.5pL
《比较例2》
除了将基板变更为附加了Cu厚度15μm、L/S(线/空间)=100μm/100μm的Cu布线图案的玻璃环氧基板的打印基板以外,与比较例1同样地制作印刷物10。
附加了Cu布线图案的打印基板的放大示意图是图22,在其上印刷的图像数据是图23。
《比较例3》
除了将印刷条件变更为下述条件以外,与实施例10同样地制作印刷物18。
填涂部的图像数据:图44,参照源图像数据
图像分割数:2
分割图像数据:图44,参照分割图像数据
分辨率:2400dpi×2400dpi(搬送方向)
通过次数:8次(600dpi×8)
印刷方向(主扫描方向):单向印刷
印刷方向(副扫描方向):正向印刷
通过间头喷嘴列方向移动距离:10.6μm
印刷方式:交错,参照图44
液量分配:整个面3.5pL
头温度(墨吐出时温度):75℃
基板温度(墨着落时温度):室温(25℃)
[评价]
<条痕的评价>
通过目视确认得到的印刷物中的图案,评价条痕的发生。
◎:未观察到条痕的发生
〇:虽然感觉到轻微的条痕感,但为不在意的水平
△:感觉到条痕感
×:显著感觉到条痕
<光泽度>
使用手持光泽度测定器(PG-II:日本电色工业公司制),在与搬送方向平行以及垂直的方向上测定到60度的光泽度。在发生条痕的情况下,在平行方向和垂直方向上光泽度的数值大幅变化,在未发生条痕的情况下,平行方向和垂直方向上的数值成为大致同样的值。在平行方向和垂直方向的光泽度相差3以上时,条痕感变得显著。
<平均膜厚>
使用膜厚计(Digimicro MH-15M+TC-101A:尼康公司制),测定印刷图案部70mm×70mm的四角的4个角部和中心部这5点来计算平均膜厚。
<针孔>
利用光学显微镜观察印刷图案,评价有无针孔。在有局部的针孔时,主体的密接性有时劣化。
<图案形成性>
◎:空心圆的轮廓大致再现印刷图像
〇:在空心圆的轮廓中有轻微的凹凸,但作为图案形成性没有问题
△:在空心圆的轮廓中凹凸多,图案形成性劣化
×:空心圆的轮廓被破坏,无法形成图案
关于对基板使用了打印基板的实施例5~8以及比较例2,进行以下的评价。
<密接性>
在印刷图案部依照JIS K5600的交叉切割(cross-cut)法来棋盘格状地刻上痕迹,粘贴粘接带并撕下,从而观察印刷图案的附着残存状态,评价密接性。
◎:附着残留率100%
〇:附着残留率80%以上且小于100%
△:附着残留率60%以上且小于80%
×:附着残留率小于60%
<焊料耐受性>
在260℃焊料浴中10秒浸渍3次之后,在印刷图案部依照JIS K5600的交叉切割法来棋盘格状地刻上痕迹,粘贴粘接带并撕下,从而观察印刷图案的附着残存状态,评价焊料耐受性。
◎:附着残留率100%
〇:附着残留率80%以上且小于100%
△:附着残留率60%以上且小于80%
×:附着残留率小于60%
<台阶追随性>
在260℃焊料浴中10秒浸渍3次之后,以跨越有Cu布线图案的部分和无Cu布线图案的部分这两方的方式依照JIS K5600的交叉切割法来棋盘格状地刻上痕迹,粘贴粘接带并撕下,从而观察印刷图案的剥离状态,评价密接性。在Cu布线图案中的台阶部中膜厚变薄时,台阶部中的密接性劣化。
◎:在与Cu图案的台阶部中无剥离
〇:在与Cu图案的台阶部中观察到部分细的线状的剥离
〇△:在与Cu图案的台阶部中观察到连续的线状的剥离
△:在与Cu图案的台阶部中剥离变得显著,Cu面露出
×:在与Cu图案的台阶部中在整个面剥离
在表I以及表II中集中示出以上的实验条件以及评价结果。
[表1]
[表2]
从上述表I以及表II所示的评价结果等可知,通过本发明的图案形成方法形成的图案在上述各评价项目中与比较例相比优良。
关于随机多次通过方式,可知通过进行分割印刷、双向印刷或者正逆混合印刷,条痕、斑驳不均进一步减轻,图案形成性进一步优良。另外,可知通过在随机多次通过方式中应用随机滴下多次通过方式,条痕、斑驳不均减轻。
产业上的可利用性
通过本发明的上述手段,能够提供高精细且没有条痕或斑驳不均、在使用了包含绝缘体、导电体这样的功能性材料的墨的情况下绝缘特性、导电特性也均匀、并且涂膜的密接良好的、利用喷墨方式的图案形成方法。
符号说明
1 喷墨印刷装置
2 箱盒
3 头
4 X方向线性载置台
5 桌台
6 Y方向线性载置台
7 打印基板
8 铜布线部(高度15μm,宽度100μm)
9 墨吐出装置
10 基板(印刷介质)
100 喷墨印刷装置
Claims (16)
1.一种基于图案的图像数据的利用喷墨印刷方式的图案形成方法,其特征在于,
在与多个喷嘴孔在一列方向上排列的墨吐出装置的喷嘴列方向垂直以及平行地移动多次而从喷嘴对作为印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式中,
作为所述墨,使用吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上的墨,并且以如下方式进行控制:
与构成所述图案的所述图像数据的各像素的灰度或者浓度对应地,使在构成形成于所述基板上的图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液量与邻接的点不具有恒定的周期性,作为图案的涂膜整体是不均匀的。
2.一种基于图案的图像数据的利用喷墨印刷方式的图案形成方法,其特征在于,
在与多个喷嘴孔在一列方向上排列的墨吐出装置的喷嘴列方向垂直以及平行地移动多次而从喷嘴对作为印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式中,
作为所述墨,使用吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上的墨,并且以如下方式进行控制:
使在构成形成于所述基板上的所述图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液滴的着落经过多次,并且
使所述液滴着落的所述点的位置不按照排列有构成所述图像数据的各像素的行以及列的顺序,并且不具有恒定的周期性。
3.一种基于图案的图像数据的利用喷墨印刷方式的图案形成方法,其特征在于,
在具有多个喷嘴孔的墨吐出装置或者作为印刷介质的基板移动多次而从所述墨吐出装置的喷嘴对作为所述印刷介质的基板吐出墨的液滴以形成图案的方式中,
作为所述墨,使用吐出时的温度下的粘度η1和着落时的温度下的粘度η2的比率η2/η1为100以上的墨,并且以如下方式进行控制:
使在构成形成于所述基板上的所述图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液滴的着落经过多次,并且
使所述液滴着落的所述点的位置在所述墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向上不具有恒定的周期性、在主扫描方向上不连续(代替方案:在排列有构成所述图像数据的各像素的列以及行的方向上不具有恒定的周期性、在列的方向上不连续)。
4.根据权利要求3所述的图案形成方法,其特征在于,
以在重叠印刷的情况下使各像素不重叠的方式、并且以使所述液滴着落的所述点的位置在所述墨吐出装置的主扫描方向以及副扫描方向上不具有恒定的周期性、在主扫描方向上不连续的方式,将所述图案的所述图像数据分割为多个,
依次重叠印刷所述分割后的所述图像数据。
5.根据权利要求3或者权利要求4所述的图案形成方法,其特征在于,
所述墨吐出装置在主扫描方向上相对地往返移动,
在去路以及归路中都吐出墨的液滴。
6.根据权利要求3至权利要求5中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,
所述墨吐出装置相对于副扫描方向以正方向以及逆方向的组合相对地移动。
7.根据权利要求3至权利要求6中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,以如下方式进行控制:
使在构成形成于所述基板上的图案的点的涂膜的形成中使用的所述墨的液量与构成所述图案的所述图像数据的各像素的灰度或者浓度对应,与邻接的点不具有恒定的周期性,作为图案的涂膜整体是不均匀的。
8.根据权利要求1至权利要求7中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,以如下方式进行控制:
使形成在所述基板上形成的图案部和非图案部的边界的图案部内侧的边缘的点的每1点的墨的液量大致相同。
9.根据权利要求1至权利要求8中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,以如下方式进行控制:
对于有凸形状部分的基板,使形成凸形状部分的边缘的点的每1点的墨的液量大致相同。
10.根据权利要求1至权利要求9中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,以如下方式进行控制:
对于有凸形状部分的基板,使形成凸形状部的底面的内侧和外侧的边界的外侧的边缘的点与形成凸形状部的边缘的点相比每1点的墨液量变多。
11.根据权利要求1至权利要求10中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,以如下方式进行控制:
对于有凸形状部分的基板,使形成凸形状部的底面的内侧和外侧的边界的外侧的边缘的面的点的液量从与凸形状部相接的面到外侧方向的面连续地变化。
12.根据权利要求1至权利要求11中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,以如下方式进行控制:
使构成所述图案的点的涂膜的平均厚度是15μm以上。
13.根据权利要求1至权利要求12中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,
将为了形成构成所述图案的各点的涂膜而着落的所述墨的液量改变多个。
14.根据权利要求1至权利要求13中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,
作为所述墨,使用热熔类型、凝胶化类型或者触变性类型中的任意类型的墨。
15.根据权利要求1至权利要求14中的任意一项所述的图案形成方法,其特征在于,
作为所述墨,使用阻焊墨。
16.一种喷墨印刷装置,根据图案的图像数据形成图案,其特征在于,
通过权利要求1至权利要求15中的任意一项所述的图案形成方法形成图案。
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