JP2007313481A - 印刷装置及び印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部環境を有機溶剤で汚染せず、かつ安全にメンテナンス作業を行える印刷装置を提供する。
【解決手段】本発明の印刷装置１は印刷室２を有しており、印刷ヘッド５０からのインクの吐出と、該インクの基板１１への着弾は印刷室２の内部で行われる。基板１１に着弾したインクからは、そのインクに含有される有機溶剤が蒸発するが、印刷室２からは外部に有機溶剤のガスが漏れ出さないようになっているので、印刷室２の外部が有機溶剤で汚染されない。印刷室２の内部には有機溶剤のガス濃度を検出する第一のガスセンサー４１が配置されており、制御手段４０が第一のガスセンサー４１で検出されるガス濃度と基準値とを比較し、「安全」と判断しないと開閉手段４３は扉２１を開錠しないので、作業者は印刷室２内で安全にメンテナンス作業を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は印刷装置の技術分野に関し、特にインクジェットプリンタとそれを用いた印刷方法に関する。

従来より、インクジェットプリンタは、半導体素子を内蔵した実装部品（ＳＩＰ）や、液晶表示装置や、ＦＤＰ等種々の電子装置の製造工程において、例えば配線や、レジストパターンや、絶縁樹脂膜や、カラーフィルターや、配向膜の形成等、種々の目的に使用されている。
特開２００４−２２３３５４号公報 特開平１１−４０３５８号公報 特開２００３−２２５６００号公報

印刷の用途は多様化に伴ない、インクの種類や、インク中に含有される溶剤の種類も増え、その溶剤には人体や環境に影響を与えるものが使用されることがある。近年、印刷対象物の大型化や印刷速度の高速化が進んでおり、それに伴い、印刷中にインクから蒸発される溶剤量が増え、溶剤が環境に与える影響が深刻になっている。

上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、印刷室内に配置された印刷台と、前記印刷台上に配置され、前記印刷台上の印刷対象物に向かってインクを吐出する印刷ヘッドとを有する印刷装置であって、前記印刷室には人間が入室可能な扉が設けられ、前記印刷室には前記印刷室の内部を排気する排気手段が接続された印刷装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の印刷装置であって、前記インクには有機溶剤が含有された印刷装置である。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷装置であって、前記印刷室内の雰囲気に含まれる前記有機溶剤の濃度を検出する第一のガスセンサーと、前記第一のガスセンサーが接続され、予め設定された基準値と前記第一のガスセンサーの検出結果とを比較し、危険か否かを判断する制御手段と、前記制御手段に接続され、前記制御手段が危険と判断した時に、前記扉を施錠する開閉手段とを有する印刷装置である。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の印刷装置であって、前記印刷室内の雰囲気に含まれる前記有機溶剤の濃度を検出する第一のガスセンサーと、前記第一のガスセンサーが接続され、予め設定された基準値と前記第一のガスセンサーの検出結果とを比較し、危険か否かを判断する制御手段と、前記制御手段に接続され、前記制御手段が危険と判断した時に、警告をする警告手段とを有する印刷装置である。
請求項５記載の発明は、請求項３又は請求項４のいずれか１項記載の印刷装置であって、前記印刷室内の雰囲気に含まれる酸素ガスの濃度を測定する第二のガスセンサーと、前記第二のガスセンサーが接続され、予め設定された基準値と前記第二のガスセンサーの基準値とを比較し、危険か否かを判断する制御手段とを有し、前記制御手段が危険と判断した時に、前記開閉手段は前記扉を施錠するように構成された印刷装置である。
請求項６記載の発明は、請求項３乃至請求項５のいずれか１項記載の印刷装置であって、前記印刷室内の雰囲気に含まれる酸素ガスの濃度を測定する第二のガスセンサーと、前記第二のガスセンサーが接続され、予め設定された基準値と前記第二のガスセンサーの基準値とを比較し、危険か否かを判断する制御手段とを有し、前記制御手段が危険と判断した時に、前記警告手段は警告するように構成された印刷装置である。
請求項７記載の発明は、印刷室内の雰囲気に含まれる有機溶剤が外部に漏出しない状態で、前記印刷室の内部に配置された印刷ヘッドからインクを吐出し、前記印刷室の内部に配置された印刷対象物上に前記インクを着弾させ、前記印刷室内で、前記インクに含有される有機溶剤のガス濃度を検出し、検出される値が基準値を超える場合には、前記印刷室に作業者が入出する扉を施錠する印刷方法である。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の印刷方法であって、前記印刷室の雰囲気に含まれる酸素ガスの濃度を検出し、検出される値が基準値未満であった場合には、前記溶剤ガスの濃度が基準値以下であっても、前記扉を施錠する印刷方法である。
請求項９記載の発明は、印刷室内の雰囲気に含まれる有機溶剤が外部に漏出しない状態で、前記印刷室の内部に配置された印刷ヘッドからインクを吐出し、前記印刷室の内部に配置された印刷対象物上に前記インクを着弾させ、前記印刷室内で、前記インクに含有される有機溶剤のガス濃度を検出し、検出される値が基準値を超える場合には、作業者に警告する印刷方法である。
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の印刷方法であって、前記印刷室内の雰囲気に含まれる酸素ガスの濃度を検出し、検出される値が基準値未満であった場合には、前記溶剤ガスの濃度が基準値以下であっても、前記印刷室外部の作業者に警告する印刷方法である。

本発明は上記のように構成されており、印刷室の扉を閉めた状態では、印刷室の内部に発生した有機溶剤のガスは、排気手段で排気される以外は、印刷室の外部に漏れ出さないようになっているので、印刷室の外部の環境は有機溶剤ガスで汚染されない。有機溶剤ガスを印刷室外部に漏れ出さないようにするには、印刷室内を排気して、その内部の圧力を外部の圧力（例えば大気圧）よりも低くすればよい。

印刷室は人間が立って作業が可能な程大きくされており、印刷ヘッドや、印刷台のような部材を印刷室外部に取り出さず、印刷室内部に設置したまま、人間がメンテナンス作業を行えるので、メンテナンス作業が容易である。

本発明によれば、有機溶剤ガスで印刷室外部が汚染されないだけでなく、メンテナンス作業も容易である。作業者は、印刷室の内部が安全と判断されない限りは印刷室内部に入室できず、また、警告手段の発する警告を参考にして印刷室内が安全か否かを知ることもできるので、メンテナンス作業は安全に行われる。

印刷装置１は、印刷室２と、印刷室２内部に配置された印刷台３と、印刷台３上に配置された印刷ヘッド５０とを有している。印刷室２には扉２１が設けられており、印刷室２の内部の大きさは扉２１を開けて入室した作業者が立って作業可能な程度の大きさになっている。

印刷ヘッド５０は不図示のインク供給系に接続されており、印刷台３上に印刷対象物である基板１１を配置して、インク供給系から印刷ヘッド５０に供給されるインクを、印刷ヘッド５０のノズルから吐出すると、基板１１表面にインクが着弾する。

インクは有機溶剤を含有しており、基板１１表面にインクが着弾すると、そのインクから有機溶剤が蒸発し、印刷室２の内部に有機溶剤のガスが充満する。
この印刷装置１は印刷室２内の雰囲気に含まれる有機溶剤ガスの濃度を検出する第一のガスセンサー４１に加え、印刷室２内の雰囲気に含まれる酸素ガス濃度を検出する第二のガスセンサー４２とを有している。

第一、第二のガスセンサー４１、４２は印刷室２内部の扉２１の近傍であって、上記作業者の目、又は口、又は鼻の高さに位置しており、第一、第二のガスセンサー４１、４２はその場所で有機溶剤のガス濃度と、酸素ガス濃度をそれぞれ測定する。従って、印刷室２に入室した作業者が呼吸したりその肌に直接触れる高さで各ガスの濃度が検出される。

第一、第二のガスセンサー４１、４２は制御手段４０にそれぞれ接続されている。制御手段４０には予め有機溶剤のガス濃度の基準値が設定されており、制御手段４０は、第一のガスセンサーの検出結果を、その基準値と比較し、その検出結果が基準値を超える時には有機溶剤ガスの濃度が「危険」と判断し、その検出結果が基準値以下であれば有機溶剤ガスの濃度が「安全」と判断する。

制御手段４０には、扉２１に設けられた開閉手段４３と、印刷室２外部に配置された警告手段４５がそれぞれ接続されており、制御手段４０が有機溶剤ガスの濃度を「危険」と判断した時には、開閉手段４３が扉２１を施錠し、警告手段４５が警告音を鳴らして作業者に警告する。

また、制御手段４０には予め酸素ガス濃度の基準値も設定されており、制御手段４０は第二のガスセンサーの検出結果をその基準値と比較し、検出結果が基準値未満であると酸素ガス濃度が「危険」と判断し、検出結果が基準値以上であれば酸素ガス濃度が「安全」と判断する。

制御手段４０は、有機溶剤ガスの濃度が「安全」と判断した場合であっても、酸素ガス濃度が「危険」と判断した時には、開閉手段４３は扉２１を施錠し、警告手段４５は作業者に警告する。

尚、開閉手段４３が扉２１を施錠し、警告手段４５が作業者に警告する他の場合について説明すると、制御手段４０が有機溶剤のガス濃度と酸素ガス濃度の両方を「危険」と判断する場合と、酸素ガス濃度は「安全」と判断するが、有機溶剤ガスの濃度は「危険」と判断する場合である。

印刷室２には排気手段１９が接続されており、排気手段１９を起動すると、印刷室２の内部が排気され、有機溶剤ガスが印刷室２の内部から排出される。
印刷室２内の雰囲気は、印刷室２の壁面に取り付けられたフィルタ２６を介して外部雰囲気と接続されており、印刷室２内部が排気され、その内部圧力が印刷室２外部の圧力（例えば大気圧）よりも低下すると、フィルタ２６で除塵された後の大気が、印刷室２内部に引き込まれ、印刷室２内部の有機溶剤ガスは引き込まれた大気によって押し流され、大気と一緒に排気手段１９で排出される。

有機溶剤ガスが排出され、大気が印刷室２内部に引き込まれると、印刷室２内部の有機溶剤のガス濃度が徐徐に低下する。
制御手段４０が有機溶剤のガス濃度が「安全」と判断し、更に酸素ガス濃度も「安全」と判断すると、開閉手段４３は扉２１を開錠して人間が印刷室２内部に入室できるようにし、警告手段４５は警告音を停止する、又は警告音の種類を変えて、作業者に対する警告を止める。従って、印刷室２外部の作業者は印刷室２内部が「安全」であることを知り、その印刷室２に入室可能となる。

次に、この印刷装置１を用いて印刷を行う工程について説明する。
印刷室２の壁面には、扉２１の他に搬出入口２２が設けられており、排気手段１９で印刷室２内部を排気しながら、搬出入口２２を開けて、印刷室２の外部に配置された基板１１を印刷室２内部に搬入した後、搬出入口２２を閉じる。印刷室２の内部には不図示の搬送装置が配置されており、該搬送装置によって印刷室２内部に搬入された基板１１を印刷台３上に配置する。

印刷台３には不図示の移動手段が設けられており、印刷ヘッド５０からインクを吐出しながら、移動手段によって基板１１を印刷ヘッド５０に対して相対的に移動させ、基板１１表面にインクを着弾させる。

基板１１表面にインクが着弾すると、着弾したインクから有機溶剤が蒸発して有機溶剤ガスが発生するが、インクを吐出している間も印刷室２内は排気手段１９で排気され、その圧力は、印刷室２外部の圧力よりも低くされているので、有機溶剤ガスは印刷室２の外部に漏れ出さない。

有機溶剤ガスは排気手段１９で排気されるが、その一部は排出されずに印刷室２内部に留まり、印刷室２内の雰囲気に含まれる有機溶剤のガス濃度が上昇する。その雰囲気の有機溶剤のガス濃度が基準値を超えると、上述したように開閉手段４３が扉２１を施錠し、警告手段４５が作業者に警告する。

インクが塗布された後の基板１１は搬送手段によって印刷台３から持ち上げられ、搬出入口２２を通って印刷室２外部に搬出されると共に、新たな基板１１が搬出入口２２から印刷室２内部に搬入されて印刷台３上に置かれ、印刷が行われる。

上記印刷と、基板１１の搬出入を繰り返し、複数枚の基板１１に印刷を行うと、印刷ヘッド５０や印刷室２の内壁がインクやその有機溶剤で汚染され、メンテナンスが必要になるので、インクの吐出を停止し、印刷済みの基板１１を搬出して、印刷台３上に基板１１が載置されていない状態にする。

インクの吐出を停止した状態で、排気手段１９による排気を続けると、印刷室２内部に残る有機溶剤ガスが徐徐に排出され、印刷室２内部の有機溶剤ガスの濃度が低下すると共に、大気が印刷室２内部に侵入して酸素濃度が上がる。

制御手段４０が有機溶剤のガス濃度が「安全」と判断し、更に酸素ガス濃度も「安全」と判断すると、作業者は印刷室２内部が安全であることを認識し、作業者が印刷室２内部に入室してメンテナンス作業が行われる。

尚、メンテナンス作業には、印刷ヘッド５０の洗浄や、印刷ヘッド５０の交換や、印刷台３の洗浄や、印刷室２の内壁の洗浄や、移動手段の調整や、フィルタ２６の交換等があるが、印刷室２内部で行われる作業であれば特に限定されるものではない。
メンテナンス終了後、作業者は扉２１を開けて、印刷室２から退室し、扉２１を閉じた後、基板１１を搬入して印刷を再開する。

以上は、フィルタ２６を通過した空気で有機溶剤ガスが押し流される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フィルタを通過する空気に変え、またはその空気と一緒に、印刷室２内にパージガスを供給してもよい。

パージガスは印刷室２内部に供給してもよいし、印刷台３の一部又は全部を覆うフード３１内に供給してもよい。
図１に示した印刷装置１では、パージガスを供給するガス供給系２７が、フード３１の内部に接続され、フード３１内部にパージガスを供給するようになっている。

印刷ヘッド５０はフード３１の内部に配置されており、印刷ヘッド５０から吐出されるインクはフード３１内で基板１１表面に着弾するので、フード３１内には、着弾したインクから蒸発した有機溶剤ガスが発生し、フード３１内に充満するが、ガス供給系２７からパージガスを供給すれば、パージガスによって有機溶剤ガスが押し流される。

有機溶剤ガスはパージガスと一緒に、フード３１に接続された排気手段１９で排気される。また、フード３１に排気手段１９を接続しなくても、パージガスの供給と有機溶剤ガスの発生で、フード３１内の圧力は印刷室２内部の他の部分の圧力よりも高くなると、その圧力差で有機溶剤ガスはパージガスと共にフード３１から排出される。印刷室２に排気手段１９を接続しておけば、フード３１から排出された有機溶剤ガスとパージガスはその排気手段１９で排出される。

ここでは、フード３１内には有機溶剤ガスの濃度を測定する第三のガスセンサー４９が配置されており、第三のガスセンサー４９とガス供給系２７はそれぞれ制御手段３３に接続されている。

制御手段３３には、フード３１内に適した有機溶剤のガス濃度の基準値が設定されており、制御手段３３はその基準値と、第三のガスセンサー４９の検出結果とを比較し、検出結果が基準値を超えると「不適」と判断し、検出結果が基準値以下であると「適」と判断する。

制御手段３３が「不適」と判断すると、ガス供給系２７を起動し、フード３１内にパージガスを供給して有機溶剤ガスを押し流し、制御手段３３が「適」と判断すると、ガス供給系２７を停止し、パージガスの供給を停止してフード３１内に有機溶剤ガスを充満させるので、フード３１内の雰囲気は有機溶剤のガス濃度が常に基準値に近い値に維持される。

フード３１内の有機溶剤のガス濃度が低すぎると、インクの乾燥が急激に進行し、逆にフード３１内の有機溶剤のガス濃度が高すぎると、インクが過剰に有機溶剤で濡れた状態になり、いずれの場合もインクの膜厚むらの原因となるが、印刷に用いるインクに対して、最適な有機溶剤のガス濃度を予め基準値として設定しておけば、基板１１に着弾したインクは最適な有機溶剤のガス濃度の雰囲気に曝されるので、インクの膜厚むらが起こらない。

パージガスに用いるガスの種類は特に限定されないが、水分を多量に含むガスは基板１１に着弾したインクに影響を与えることが多いので、乾燥空気、乾燥Ｎ₂ガス等の乾燥ガスを用いることができる。

乾燥Ｎ₂ガスのように、酸素の含有量の少ないガスをパージガスとして用いる場合には、印刷室２内の酸素ガス濃度が低くなるので、第一のガスセンサー４１に加え、上記第二のガスセンサー４２を使用して、有機溶剤濃度と酸素ガス濃度の両方を検出することが好ましい。

パージガスを用いない、又はパージガスの酸素濃度が人間の呼吸に適したものであり、印刷室２内の酸素ガス濃度が低くなる恐れが無い場合には、第一のガスセンサー４１だけを使用し、有機溶剤濃度だけを検出しても構わない。

本発明に用いられるインクの種類は特に限定されず、例えば樹脂が有機溶剤に溶解したインクや、染料が有機溶剤に溶解したインクや、顔料が有機溶剤に溶解したインクや、有機ＥＬ素子の有機層を構成する有機材料が有機溶剤にしたインクや、スペーサ粒子が有機溶剤に分散されたインクや、金属粒子が有機溶剤に分散されたインク等を用いることができる。

インクに用いる有機溶剤の種類は、印刷目的や、有機溶剤に溶解させる溶質の種類や、有機溶剤に分散される分散粒子の種類に応じて決定されるものであって、特に限定されるものではないが、その一例を述べると、例えば、印刷目的が配向膜の形成であり、溶質がポリイミド樹脂の場合は、有機溶剤はＮＭＰ（N-メチルピロリドン）である。尚、有機溶剤がＮＭＰの場合、第一のガスセンサー４１の基準値は２００ｐｐｍである。また、印刷目的が配線膜であり、分散粒子がＡｇ粒子の場合は有機溶剤はテトラデカンである。

以上は、警告手段４５が警告音を発する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、警告手段４５が、警告音に変え、又は警告音と一緒に発光する場合も本発明には含まれる。警告手段４５が光を発生する場合には、警告するときに発光し、警告を停止する時に消灯してもよいし、逆に警告をする時に消灯し、警告を停止する時に発光してもよい。警告手段が発光する場合は、継続的に発光させてもよいし、断続的に発光（点滅）させてもよい。また、警告をする時と警告を停止する時で発光する光の色や、発光間隔を変えてもよい。

第一〜第三のガスセンサー４１、４２、４９はそれぞれ同じ制御手段４０、３３に接続してもよいし、それぞれ異なる制御手段に接続してもよい。
第一、第二のガスセンサー４１、４２による有機溶剤のガス濃度と酸素ガス濃度の検出は、メンテナンス前だけではなく、作業者が印刷室２に入室したメンテナンス中も行うことができる。

メンテナンス中も各ガス濃度を検出する場合は、警告手段４５を、印刷室２の内部だけに設けるか、印刷室２の外部と内部の両方に設けておき、制御手段４０が「危険」と判断した場合は、少なくとも印刷室２内部の警告手段は警告を発し、開閉手段４３は施錠を行わずに扉２１を開錠したままにすれば、作業者は危険を知って速やかに印刷室２から退室することができる。

本発明の印刷装置の一例を説明する断面図

符号の説明

１……印刷装置 ２……印刷室 ３……印刷台 ２１……扉 ４０……制御手段 ４１……第一のガスセンサー ４２……第二のガスセンサー ４３……開閉手段 ４５……警告手段 ５０……印刷ヘッド

Claims (10)

1. 印刷室内に配置された印刷台と、
   前記印刷台上に配置され、前記印刷台上の印刷対象物に向かってインクを吐出する印刷ヘッドとを有する印刷装置であって、
   前記印刷室には人間が入室可能な扉が設けられ、
   前記印刷室には前記印刷室の内部を排気する排気手段が接続された印刷装置。
2. 前記インクには有機溶剤が含有された請求項１記載の印刷装置。
3. 前記印刷室内の雰囲気に含まれる前記有機溶剤の濃度を検出する第一のガスセンサーと、
   前記第一のガスセンサーが接続され、予め設定された基準値と前記第一のガスセンサーの検出結果とを比較し、危険か否かを判断する制御手段と、
   前記制御手段に接続され、前記制御手段が危険と判断した時に、前記扉を施錠する開閉手段とを有する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷装置。
4. 前記印刷室内の雰囲気に含まれる前記有機溶剤の濃度を検出する第一のガスセンサーと、
   前記第一のガスセンサーが接続され、予め設定された基準値と前記第一のガスセンサーの検出結果とを比較し、危険か否かを判断する制御手段と
   前記制御手段に接続され、前記制御手段が危険と判断した時に、警告をする警告手段とを有する請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の印刷装置。
5. 前記印刷室内の雰囲気に含まれる酸素ガスの濃度を測定する第二のガスセンサーと、
   前記第二のガスセンサーが接続され、予め設定された基準値と前記第二のガスセンサーの基準値とを比較し、危険か否かを判断する制御手段とを有し、
   前記制御手段が危険と判断した時に、前記開閉手段は前記扉を施錠するように構成された請求項３又は請求項４のいずれか１項記載の印刷装置。
6. 前記印刷室内の雰囲気に含まれる酸素ガスの濃度を測定する第二のガスセンサーと、
   前記第二のガスセンサーが接続され、予め設定された基準値と前記第二のガスセンサーの基準値とを比較し、危険か否かを判断する制御手段とを有し、
   前記制御手段が危険と判断した時に、前記警告手段は警告するように構成された請求項３乃至請求項５のいずれか１項記載の印刷装置。
7. 印刷室内の雰囲気に含まれる有機溶剤が外部に漏出しない状態で、前記印刷室の内部に配置された印刷ヘッドからインクを吐出し、前記印刷室の内部に配置された印刷対象物上に前記インクを着弾させ、
   前記印刷室内で、前記インクに含有される有機溶剤のガス濃度を検出し、検出される値が基準値を超える場合には、前記印刷室に作業者が入出する扉を施錠する印刷方法。
8. 前記印刷室の雰囲気に含まれる酸素ガスの濃度を検出し、検出される値が基準値未満であった場合には、前記溶剤ガスの濃度が基準値以下であっても、前記扉を施錠する請求項７記載の印刷方法。
9. 印刷室内の雰囲気に含まれる有機溶剤が外部に漏出しない状態で、前記印刷室の内部に配置された印刷ヘッドからインクを吐出し、前記印刷室の内部に配置された印刷対象物上に前記インクを着弾させ、
   前記印刷室内で、前記インクに含有される有機溶剤のガス濃度を検出し、検出される値が基準値を超える場合には、作業者に警告する印刷方法。
10. 前記印刷室内の雰囲気に含まれる酸素ガスの濃度を検出し、検出される値が基準値未満であった場合には、前記溶剤ガスの濃度が基準値以下であっても、前記印刷室外部の作業者に警告する請求項９記載の印刷方法。

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