JP2020015012A - 膜形成方法及び膜形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、基板上の透明導電膜を必要とする以外の部分に親水性インキを塗布し、乾燥後、透明導電膜を形成し、水又は水を主成分とする液にて印刷されたインキ及び不要な透明導電膜を除去して透明導電性パターンを形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
本発明の膜形成方法は、基材上の任意の位置に所望のパターン形状に膜(A)を形成する方法であって、前記膜(A)を形成しない部分に、予めゼラチンを含むマスク膜(B)を形成する第1の工程と、前記マスク膜(B)上を含む、基材上の全膜形成領域に前記膜(A)を形成する第2の工程と、前記マスク膜(B)及び該マスク膜(B)上に重なった前記膜(A)を除去する第3の工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
したがって、本発明の膜形成方法及び膜形成装置によれば、作業者の熟練によらず、画像データに基づいた除去可能なマスク膜をパターン状に形成することができる。また、本発明は、所望のパターン形状で必要な機能を有する塗膜や蒸着膜を形成できる方法である。更に、本発明によれば、スプレー塗装法等により、マスク膜の除去時に、塗膜境界部がめくれないように、塗膜や蒸着膜の厚みに応じて、マスク膜の厚みを容易に変えることが可能である。
第1の工程は、基材上の膜(A)を形成しない部分に、予めゼラチンを含むマスク膜(B)を形成する工程であり、第1の手段により行われる。なお、「第1の工程」は「マスク形成工程」、「第1の手段」は「マスク形成手段」と称することもある。
基材の形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記形状としては、膜状、シート状などが挙げられる。前記構造としては、単層構造、積層構造などが挙げられる。前記大きさとしては、用途等に応じて適宜選択することができる。なお、基材としては、平面な基材に限定されるものではなく、曲面を有する基材、凹凸を有する基材などであってもよい。
前記透明ガラス基板としては、例えば、白板ガラス、青板ガラス、シリカコート青板ガラスなどが挙げられる。
前記合成樹脂製シートとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)シート、ポリカーボネートシート、トリアセチルセルロース(TAC)シート、ポリエーテルスルホンシート、ポリエステルシート、アクリル樹脂シート、塩化ビニル樹脂シート、芳香族ポリアミド樹脂シート、ポリアミドイミドシート、ポリイミドシートなどが挙げられる。
前記金属基板としては、例えば、アルミニウム板、銅板、ニッケル板、ステンレス板などが挙げられる。
前記セラミック板としては、例えば、シリコン板、石英板などが挙げられる。
ゼラチンは、食品や医療分野においても利用されている安全な材料である。
ゼラチンとしては、適宜製造したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、新田ゼラチン株式会社製のアルカリ処理骨ゼラチン、酸処理豚皮ゼラチン、MC−243(ゼライス株式会社製)などが挙げられる。
吐出されたゼラチンを含む液は、該ゼラチンを含む液中のゼラチンのゲル化温度以上の温度でゲル化し、更にゼラチンを含む液中の水分が蒸発するにつれて固形化が進む。
ゼラチンのゲル化温度は、15℃〜20℃であることが好ましい。
インクジェットヘッドを用いる場合には、ゼラチンを含む液を吐出させてマスク膜(B)を形成する。
インクジェットヘッドを、ゼラチンのゲル化温度以上に加温することが、ゼラチンを含む液が流れやすくなり、安定したマスク膜(B)の形成を実現できる点から好ましい。
インクジェットヘッドが、該インクジェットヘッド内のゼラチンを含む液を循環させる機構を有することが、ゼラチンを含む液が滞留することによる濃度分布や増粘を防ぎ、安定したマスク膜(B)の形成を実現できる点から好ましい。
インクジェットヘッド内のゼラチンを含む液を循環させる機構としては、例えば、特開2018−075751号公報に記載の循環手段などが挙げられる。
ゼラチンを含む液は、更に必要に応じて、有機溶剤を含有することができる。有機溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチルなどが挙げられる。
第2の工程は、マスク膜(B)上を含む、基材上の全膜形成領域に前記膜(A)を形成する工程であり、第2の手段により行われる。なお、「第2の工程」は「膜形成工程」。「第2の手段」は「膜形成手段」と称することもある。
膜(A)としては、塗布法により形成される塗膜、蒸着法により形成される蒸着膜であることが好ましい。
塗布法としては、例えば、インクジェット法、スピンコート法、ニーダーコート法、バーコート法、ブレードコート法、キャスト法、ディップ法、カーテンコート法、スプレー塗装法、ハケ塗り法、ローラー塗り法、吹付塗装法、エアレススプレー法、ロールコーター法、焼付け塗装法、浸漬塗装法、電着塗装法、静電塗装法、粉体塗装法、紫外線硬化塗装法などが挙げられる。これらの中でも、インクジェット法が好ましい。
塗布法により形成される塗膜としては、塗布法がインクジェット法の場合には、インクジェットインクが用いられる。インクジェットインクとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
蒸着法により形成される蒸着膜としては、例えば、ITOやIn2O3、SnOx、ZnOx等の金属酸化物を真空蒸着法により基板上に形成した透明導電膜などが挙げられる。
第3の工程は、マスク膜(B)及び該マスク膜(B)上に重なった膜(A)を除去する工程であり、第3の手段により行われる。なお、「第3の工程」は「除去工程」、「第3の手段」は「除去手段」と称することもある。
その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水洗工程、乾燥工程、制御工程などが挙げられる。
その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水洗手段、乾燥手段、制御手段などが挙げられる。
図1A〜図1Dは、本発明の第1の実施形態に係る膜形成方法の各工程を示す工程図である。
まず、図1Aに示すような基材1を用意する。
次に、図1Bに示すように、加熱によってゼラチンを含む液を液化し、インクジェットにより、基材上の任意の位置に所望のパターン状にマスク膜(B)2を形成する(第1の工程)。図1Bでは、「TEST」の文字がマスク膜により形成されている。
このようなゲル化するゼラチンを含む液を用いることにより、ゼラチンを含む液が基材に着滴した際の広がりすぎを防止でき、パターン状のマスク膜を形成しやすくなる。例えば、30℃以下の温度でゲル化するゼラチンを含む液を40℃以上に加温し、液化させて用いる。
膜(A)の形成方法としては、例えば、塗布法、蒸着法などが挙げられる。
図2は、本発明の第2の実施形態に係る膜形成装置を用いた膜形成方法を説明するための図であり、図2Aは、本発明の膜形成装置を用いた膜形成方法の第1の工程の概略図、図2Bは、本発明の膜形成装置を用いた膜形成方法の第2の工程の概略図、図2Cは、本発明の膜形成装置を用いた膜形成方法の第3の工程の概略図である。なお、図2Aから図2Cの各工程は連続していてもよいし、独立であってもよい。
図2Aに示すように、第1の工程では、基材1上の膜(A)を形成しない部分に、予めゼラチンを含むマスク膜(B)2を形成する。
第1の工程において用いられる膜形成装置100は、基材1と、ゼラチンを含む液を保持するサブタンク6と、ゼラチンを含む液をインクジェットヘッド4へ送液する送液チューブ5と、ゼラチンを含む液を基材1上に吐出するインクジェットヘッド4と、基材1を搬送する搬送手段3と、これら各手段の動作を制御する制御装置(例えば、コンピュータ)とから構成されている。
吐出されたゼラチンを含む液は、該ゼラチンを含む液中のゼラチンのゲル化温度以上の温度でゲル化し、更にゼラチンを含む液中の水分が蒸発するにつれて固形化が進む。
第1の工程を実施する際には、サブタンク6、送液チューブ5、及びインクジェットヘッド4はゼラチンのゲル化温度以上、例えば、40℃以上60℃以下に加温されていることが、ゼラチンを含む液が流れやすくなり、安定したマスク膜(B)の形成を実現できる点から好ましい。
また、インクジェットヘッドは、該インクジェットヘッド内のゼラチンを含む液を循環させる機構を有することが、ゼラチンを含む液が滞留することによる濃度分布や増粘を防ぎ、安定したマスク膜(B)の形成を実現できる点から好ましい。
形成される膜(A)の輪郭の外側の部分にゼラチンを含む液がはみ出して付着しないように、また、基材上の膜を形成しない部分に付与された塗料液のミストが付着しないように、ゼラチンを含む液をインクジェットヘッドから吐出することによりパターン状のマスク膜を形成する。
図2Bに示すように、第2の工程は、ゲル化、あるいは固形化したマスク膜(B)2上を含む、基材上の全膜形成領域に膜(A)7を形成する工程である。
膜(A)7は、図2Bに示すように、スプレー塗装装置8を用いたスプレー塗装法により、形成することが好ましい。膜(A)7の形成は、スプレー塗装法以外にも、例えば、インクジェット法、スピンコート法、ニーダーコート法、バーコート法、ブレードコート法、キャスト法、ディップ法、カーテンコート法、ハケ塗り法、ローラー塗り法、吹付塗装法、エアレススプレー法、ロールコーター法、焼付け塗装法、浸漬塗装法、電着塗装法、静電塗装法、粉体塗装法、紫外線硬化塗装法などにより行うこともできる。なお、膜(A)の形成は蒸着法で行うこともできる。
図2Cに示すように、第3の工程は、ゼラチンを含むマスク膜(B)及び該マスク膜(B)上に重なった膜(A)7を除去する工程である。
乾燥が進んだゼラチンを含むマスク膜は、基材から剥がれやすくなる。あるいは、ゼラチンを含むマスク膜(B)と該マスク膜(B)上に重なった膜(A)を形成した基材を水中に浸漬することにより、ゼラチンの水への溶解が進み、マスク膜(B)上に形成した膜(A)も浮き上がって剥がれやすくなる。
ここで、水温をゼラチンのゲル化温度以上、例えば、50℃の温水に浸漬することが好ましい。これにより、ゼラチンを含むマスク膜(B)及びマスク膜上の膜(A)を容易かつ速やかに除去することができる。
次に、水浴(温浴)から取り出した基材上の水は、例えば、送風によって乾燥させる。以上により、所望のパターン状に膜(A)が形成された基材を得ることができる。
図3Aに示すように、ポリカーボネート基材(三菱ガス化学株式会社製、ユーピロンNF2000C)上に、下記組成のゼラチンを含む液を、インクジェットヘッドを有する装置(トライテック社製、Stage Jet)を用いて、円形状のゼラチンを含むマスク膜(平均厚みt2:15μm)を形成し、乾燥させた(第1の工程)。
[ゼラチンを含む液の組成]
・ゼラチン(ゼライス株式会社製、MC−243):10質量%
・界面活性剤:0.1質量%
・水:89.9質量%
[マゼンタインクの組成]
・マゼンタ顔料(MAGENTA E5B 02):15質量%
・分散剤:5質量%
・重合性モノマー:67.9質量%
・開始剤:12質量%
・界面活性剤:0.1質量%
浸漬24時間後、図3Cに示すように、マスク膜上の浮き上がったマゼンタインク膜を容易に除去することができた(第3の工程)。
以上により、基材上に所望のパターン形状のマゼンタインク膜を形成することができた。
実施例1において、マクス膜及びマゼンタインク膜を形成したポリカーボネート基材を50℃の湯中に浸漬処理した以外は、実施例1と同様にして、膜形成を行った。
実施例2においては、浸漬10時間後、ゼラチンを含むマスク膜上の浮き上がったマゼンタインク膜を容易に除去することができた。
実施例1において、マゼンタインク膜を乾燥後、マスク膜及びマゼンタインク膜を形成したポリカーボネート基材を中央部の曲げ角度が約90度になるように5回連続曲げた以外は、実施例1と同様にして、膜形成を行った。
実施例3では、ゼラチンを含むマスク膜上に重なった部分のマゼンタインク膜に、選択的に亀裂や割れが生じた。亀裂が生じることで、水のゼラチンを含むマスク膜への浸透が促進し、より速やかにゼラチンを含むマスク膜上のマゼンタインク膜を除去することができた。
実施例1において、ゼラチンを含むマスク膜の平均厚みt2を10μmに形成し、マゼンタインク膜の平均厚みt1を15μmに形成し、ゼラチンを含むマスク膜の平均厚みt2が、マゼンタインク膜の平均厚みt1より薄く形成された以外は、実施例1と同様にして、膜形成を行った。
実施例4では、ゼラチンを含むマスク膜の平均厚みt2が、マゼンタインク膜の平均厚みt1より薄く形成されているため、除去されるゼラチンを含むマスク膜上のマゼンタインク膜と直接基材上に形成されたマゼンタインク膜とが境界がつながってしまい、境界が少しちぎれたり、マゼンタインク膜のふちが、ややめくれ上がり、マゼンタインク膜の輪郭がやや汚くなってしまった。
(1)パターン形成したマスク膜を水(好ましくは温水)に浸漬処理することで容易に除去することができた。
(2)40℃以下の温度でゲル化するゼラチンを含む液を40℃より高い温度に加温して用いることにより、基材に着滴した際のゼラチンを含む液の広がりすぎを防止できるので、パターン状のマスク膜を形成しやすくなった。
(3)食品・医療分野にも利用できるゼラチンをマスク材料として用いているため、安全性が高い。
<1> 基材上の任意の位置に所望のパターン形状に膜(A)を形成する膜形成方法であって、
前記膜(A)を形成しない部分に、予めゼラチンを含むマスク膜(B)を形成する第1の工程と、
前記マスク膜(B)上を含む、基材上の全膜形成領域に前記膜(A)を形成する第2の工程と、
前記マスク膜(B)及び該マスク膜(B)上に重なった前記膜(A)を除去する第3の工程と、
を含むことを特徴とする膜形成方法である。
<2> 前記膜(A)を形成しない部分に、ゼラチンを含むマスク膜(B)を形成する手段としてインクジェットヘッドを用いる前記<1>に記載の膜形成方法である。
<3> 前記インクジェットヘッドを、ゼラチンのゲル化温度以上に加温する前記<2>に記載の膜形成方法である。
<4> 前記インクジェットヘッドが、該インクジェットヘッド内のゼラチンを含む液を循環させる機構を有する前記<2>から<3>のいずれかに記載の膜形成方法である。
<5> 前記マスク膜(B)及び該マスク膜(B)上に重なった前記膜(A)の除去に、水を用いる前記<1>から<4>のいずれかに記載の膜形成方法である。
<6> 前記マスク膜(B)及び該マスク膜(B)上に重なった前記膜(A)の除去に、ゼラチンのゲル化温度以上の温水を用いる前記<1>から<5>のいずれかに記載の膜形成方法である。
<7> 前記ゼラチンを含むマスク膜(B)の平均厚みt2が、前記膜(A)の平均厚みt1より厚く形成される前記<1>から<6>のいずれかに記載の膜形成方法である。
<8> 前記膜(A)が塗布法により形成される塗膜である前記<1>から<7>のいずれかに記載の膜形成方法である。
<9> 前記膜(A)が蒸着法により形成される蒸着膜である前記<1>から<7>のいずれかに記載の膜形成方法である。
<10> 基材上の任意の位置に所望のパターン形状に膜(A)を形成する膜形成装置であって、
前記膜(A)を形成しない部分に、予めゼラチンを含むマスク膜(B)を形成する第1の手段と、
前記マスク膜(B)上を含む、基材上の全膜形成領域に前記膜(A)を形成する第2の手段と、
前記マスク膜(B)と、該マスク膜(B)上に重なった前記膜(A)とを除去する第3の手段と、
を有することを特徴とする膜形成装置である。
<11> 前記膜(A)を形成しない部分に、ゼラチンを含むマスク膜(B)を形成する手段がインクジェットヘッドである前記<10>に記載の膜形成装置である。
<12> 前記インクジェットヘッドを、ゼラチンのゲル化温度以上に加温する前記<11>に記載の膜形成装置である。
<13> 前記インクジェットヘッドが、該インクジェットヘッド内のゼラチンを含む液を循環させる機構を有する前記<11>から<12>のいずれかに記載の膜形成装置である。
<14> 前記マスク膜(B)及び該マスク膜(B)上に重なった前記膜(A)の除去に、水を用いる前記<10>から<13>のいずれかに記載の膜形成装置である。
<15> 前記マスク膜(B)及び該マスク膜(B)上に重なった前記膜(A)の除去に、ゼラチンのゲル化温度以上の温水を用いる前記<10>から<13>のいずれかに記載の膜形成装置である。
<16> 前記ゼラチンを含むマスク膜(B)の平均厚みt2が、前記膜(A)の平均厚みt1より厚く形成される前記<10>から<15>のいずれかに記載の膜形成装置である。
<17> 前記膜(A)が塗布法により形成される塗膜である前記<10>から<16>のいずれかに記載の膜形成装置である。
<18> 前記膜(A)が蒸着法により形成される蒸着膜である前記<10>から<16>のいずれかに記載の膜形成装置である。
2 マスク膜(B)
3 搬送手段
4 インクジェットヘッド
5 送液チューブ
6 サブタンク
7 膜(A)
8 スプレー塗装装置
9 水
10 洗浄槽
11 超音波
Claims (10)
- 基材上の任意の位置に所望のパターン形状に膜(A)を形成する膜形成方法であって、
前記膜(A)を形成しない部分に、予めゼラチンを含むマスク膜(B)を形成する第1の工程と、
前記マスク膜(B)上を含む、基材上の全膜形成領域に前記膜(A)を形成する第2の工程と、
前記マスク膜(B)及び該マスク膜(B)上に重なった前記膜(A)を除去する第3の工程と、
を含むことを特徴とする膜形成方法。 - 前記膜(A)を形成しない部分に、ゼラチンを含むマスク膜(B)を形成する手段としてインクジェットヘッドを用いる請求項1に記載の膜形成方法。
- 前記インクジェットヘッドを、ゼラチンのゲル化温度以上に加温する請求項2に記載の膜形成方法。
- 前記インクジェットヘッドが、該インクジェットヘッド内のゼラチンを含む液を循環させる機構を有する請求項2から3のいずれかに記載の膜形成方法。
- 前記マスク膜(B)及び該マスク膜(B)上に重なった前記膜(A)の除去に、水を用いる請求項1から4のいずれかに記載の膜形成方法。
- 前記マスク膜(B)及び該マスク膜(B)上に重なった前記膜(A)の除去に、ゼラチンのゲル化温度以上の温水を用いる請求項1から4のいずれかに記載の膜形成方法。
- 前記ゼラチンを含むマスク膜(B)の平均厚みt2が、前記膜(A)の平均厚みt1より厚く形成される請求項1から6のいずれかに記載の膜形成方法。
- 前記膜(A)が塗布法により形成される塗膜である請求項1から7のいずれかに記載の膜形成方法。
- 前記膜(A)が蒸着法により形成される蒸着膜である請求項1から7のいずれかに記載の膜形成方法。
- 基材上の任意の位置に所望のパターン形状に膜(A)を形成する膜形成装置であって、
前記膜(A)を形成しない部分に、予めゼラチンを含むマスク膜(B)を形成する第1の手段と、
前記マスク膜(B)上を含む、基材上の全膜形成領域に前記膜(A)を形成する第2の手段と、
前記マスク膜(B)及び該マスク膜(B)上に重なった前記膜(A)を除去する第3の手段と、
を有することを特徴とする膜形成装置。
Priority Applications (1)
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JP2018140213A JP2020015012A (ja) | 2018-07-26 | 2018-07-26 | 膜形成方法及び膜形成装置 |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH08262465A (ja) * | 1995-03-23 | 1996-10-11 | Toyo Shigyo Kk | 透明導電性パターンの形成方法 |
JP2002278089A (ja) * | 2001-03-16 | 2002-09-27 | Toyo Gosei Kogyo Kk | 透明導電性酸化スズ膜のパターニング方法 |
JP2018075751A (ja) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | 株式会社リコー | インク吐出装置及びインク吐出方法 |
-
2018
- 2018-07-26 JP JP2018140213A patent/JP2020015012A/ja active Pending
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