JP2021011068A - スクリーン枠の付着物除去方法およびスクリーン枠の付着物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術であるウォータジェット方式は、ランニングコストがかかるという問題や、高圧で噴射するため非常に大きな音が発生し、騒音が問題となっていた。また、サンドブラスト方式に関しても、吹き付ける研磨材が消耗品となってランニングコストがかかるという問題があった。本発明は、低いランニングコストで低騒音で環境にも優しい、スクリーン枠の付着物除去方法およびスクリーン枠の付着物除去装置を提供することを目的とする。【解決手段】スクリーン枠の付着物除去方法において、付着物を有するスクリーン枠にレーザ光を照射することで前記付着物を除去するスクリーン枠の付着物除去方法【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーン印刷のスクリーン版に使用するスクリーン枠の付着物除去方法およびスクリーン枠の付着物除去装置に関するものである。特にレーザ光を用いてスクリーン枠を清掃して再利用する発明に関するものである。

オフセット印刷やグラビア印刷といった各種印刷方法の一つにスクリーン印刷法がある。通常、スクリーン印刷法には、アルミニウムやアルミニウム合金といった金属製の矩形形状の枠体、いわゆるスクリーン枠に、ポリエステルやナイロンといった化繊素材やステンレスやタングステンといった金属素材で編組された、いわゆるスクリーンメッシュを適宜のテンションを付与した状態で接着剤を介して貼り付け、スクリーン枠に貼り付けた部分以外のスクリーンメッシュに適宜の厚みで感光性樹脂をバケット等で塗布し、フォトマスクを介して感光性樹脂に紫外線を露光してパターン開口部を形成した、いわゆるスクリーン版や、レーザ加工法やエッチング法や電鋳法でパターン開口部を形成したステンレスやニッケルといったメタルマスクを、スクリーンメッシュを介して適宜のテンションでスクリーン枠に貼り付けた、いわゆるメタルマスク版が使用されている。これらスクリーン版やメタルマスク版は、印刷に使用された後、スクリーン枠に関しては貼り付けてあるスクリーンメッシュや接着剤等を取り除いて再利用されることがほとんどである。
前述したように、スクリーン枠にはスクリーンメッシュを適宜のテンションを付与した状態で接着剤等で貼り付けられている。また、スクリーンメッシュの剥がれ防止として、スクリーン枠に接着剤で貼り付けられたスクリーンメッシュを覆うように保護テープが貼られている場合もある。スクリーンメッシュはスクリーン印刷時にスクリーン枠から剥がれないように、ゴム系、エポキシ系、シアノアクリレート系、ウレタン系といった各種接着剤を、例えば単層あるいは積層して、あるいは複数種の接着剤を積層して強固に接着されているため、スクリーン枠を再利用する場合にはこれら強固に接着されている保護テープやスクリーンメッシュや接着剤といった付着物をきれいに取り除く必要がある。
そこで、従来技術として、特許文献１に記載されているような、空気と水を混合してスクリーン枠に吹き付けて付着物を取り除くウォータジェット方式や、研磨材をスクリーン枠に吹き付けることで付着物を除去するサンドブラスト方式が使用されているもの（例えば、特許文献１を参照）が存在している。

特開平１１−１９８３４４号公報(特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の欄、及び図面を参照)

前述のウォータジェット方式やサンドブラスト方式は、スクリーン枠に貼り付いている付着物を除去することは可能である。しかしながら、ウォータジェット方式は空気と水を混合させて高圧で噴射する必要があるため、大量の水と、消費電力の大きい高出力のコンプレッサが必要となり、ランニングコストがかかるという問題があった。また、高圧で噴射するため非常に大きな音が発生し、騒音が問題となっていた。
一方、サンドブラスト方式に関しては、ウォータジェット方式と比較して電力使用量や騒音問題は抑えられるものの、吹き付ける研磨材が消耗品となってランニングコストがかかるという問題があった。
そこで本発明は、低いランニングコストで低騒音で環境にも優しい、スクリーン枠の付着物除去方法およびスクリーン枠の付着物除去装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成できる本発明の第１発明は、請求項１に記載された通りのスクリーン枠の付着物除去方法であり、次のようなものである。
スクリーン枠の付着物除去方法において、付着物を有するスクリーン枠にレーザ光を照射することで前記付着物を除去するという構成である。

上記の目的を達成できる本発明の第２発明は、請求項２に記載された通りのスクリーン枠の付着物除去方法であり、次のようなものである。
レーザ光を発振するレーザ発振器がファイバーレーザであるという構成である。

上記の目的を達成できる本発明の第３発明は、請求項３に記載された通りのスクリーン枠の付着物除去方法であり、次のようなものである。
レーザ光を発振するレーザ発振器がＣＯ_２レーザであるという構成である。

上記の目的を達成できる本発明の第４発明は、請求項４に記載された通りのスクリーン枠の付着物除去方法であり、次のようなものである。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のスクリーン枠の付着物除去方法を可能にする、レーザ発振器とガルバノスキャナーとｆθレンズとを組み合わせて発振したレーザ光でスクリーン枠に付着した付着物を除去するという構成である。

本発明に係るスクリーン枠の付着物除去方法およびスクリーン枠の付着物除去装置は、上記説明のような構成を有するので、以下に記載する効果を奏する。
（１）レーザ光を使用してスクリーン枠の付着物を除去するので、従来のウォータジェット方式よりも大幅に電力使用量を削減できる。
（２）サンドブラスト方式のように研磨材といった消耗品を必要としないのでランニングコストを大幅に削減することができる。
（３）作業時の騒音を大幅に抑制することができるので作業環境が改善できる。
（４）レーザ光の、ファイバーレーザ光とＣＯ_２レーザ光を採用してテストした結果、スクリーン枠の表面状態に、凹凸の発生が極めて少ないことが特徴である。

本発明のスクリーン枠の付着物除去装置を示す概略斜視図である。 本発明のスクリーン枠の付着物除去装置を示す概略正面図である。

スクリーン枠の付着物除去方法において、付着物を有するスクリーン枠にレーザ光を照射することで前記付着物を除去することを特徴とするスクリーン枠の付着物除去方法である。使用するレーザとしては、気体レーザ、固体レーザ、液体レーザ、ファイバーレーザ（ファイバーレーザは、固体レーザの１つのタイプとみなすこともできる）、半導体レーザ等といった各種レーザ媒質を有する既存のレーザ発振器を使用することができる。特にファイバーレーザや、気体レーザの一種であるＣＯ_２レーザが比較的低コストで高効率かつ高出力を得ることができるので好適である。また、レーザの発振動作はパルス発振でも連続発振でも構わない。レーザの出力に関しては、付着物の厚み等により適宜選択すればよいが、だいたい１０Ｗ〜３００Ｗ程度までの小出力〜中出力のレーザが好適に使用できる。レーザの発振波長に関しても特に限定しないが、たとえばファイバーレーザならば波長範囲が１．０６μｍ〜１．０８μｍで中心波長が１．０６μｍ付近、ＣＯ_２レーザならば波長範囲が９．３μｍ〜１０．６μｍで、中心波長が９．３μｍ付近や中心波長が１０．６μｍ付近のものを使用するのが好適である。特にＣＯ_２レーザを使用する場合は、付着物の吸収特性に合わせて波長域を適宜選択するのが望ましい。ＣＯ_２レーザの場合、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリエステル、ナイロンといった高分子材料に関しては１０．６μｍの波長よりも９．３μｍの波長のほうが吸収率が高いとされている。上記レーザ発振器を使用してスクリーン枠にレーザ光を照射する際は、１軸や２軸や３軸を有するガルバノスキャナーにｆθレンズを組み合わせた光学系を介して照射するのが好ましい。ガルバノスキャナーを使用することで容易にレーザの振り幅やピッチ等を調整できるので、さまざまなサイズのスクリーン枠に対してレーザ光を照射することができる。レーザ発振器、ガルバノスキャナー、ｆθレンズの組み合わせの装置でスクリーン枠上の付着物を除去するイメージ図を図１及び図２に示す。実際にスクリーン枠に対してレーザ光を照射する際は、たとえば前述したファイバーレーザ発振器などは非常にコンパクトにできており、出力１００Ｗクラスでもチラーといった冷却装置を用いることなく使用できるので、レーザ発振器を手で持ちながら処理することも可能である。しかしながら、人体への安全面や作業の安定性を考えると装置化が望ましい。特に、レーザ発振器に出力２００ＷクラスのＣＯ_２レーザを使用した場合、レーザ発振器自体が大きくなり、チラーといった冷却装置も必要となるので、装置化は不可欠である。装置構成としては、レーザ発振器がコンパクトなファイバーレーザならば、たとえば６軸の垂直多関節ロボットの先端にレーザ発振器を取り付けて駆動させる方法が考えられる。一方、発振器が比較的大きいＣＯ_２レーザならば、レーザ発振器を固定して、スクリーン枠自体を動かすという方法等が考えられる。装置化に関しては処理するスクリーン枠のサイズや装置の設置面積等を考慮して、スクリーン枠を立てた状態で処理するか、スクリーン枠を平置きにして処理するかといったことも含めて適宜設計すればよい。その際、作業効率や作業環境面や安全性を考慮して、レーザ光を照射する際の窒素や酸素や空気といったアシストガスシステムの設置、レーザ光で除去・蒸散された付着物の回収吸引装置や脱臭装置の設置、レーザ光が外部に漏れないよう遮蔽板の設置、作業者においては眼鏡等の保護具の着用を義務付けることが望ましい。

以下、本発明の一実施例の形態に係るスクリーン枠の付着物除去方法およびスクリーン枠の付着物除去装置を説明する。
出力１００Ｗで波長１．０６μｍのパルス発振のファイバーレーザおよび出力１５０Ｗで波長９．３μｍのパルス発振のＣＯ_２レーザを使用して、スクリーン枠の付着物の除去テストを行った。スクリーン枠は外形が３２０ｍｍ×３２０ｍｍ、枠の幅が２０ｍｍのアルミダイガスト枠を使用した。付着物の状態に関しては、保護テープとスクリーンメッシュを剥がした状態の接着剤のみの部分、保護テープを剥がした状態の接着剤とスクリーンメッシュが残った部分、保護テープとスクリーンメッシュと接着剤が残った部分、の３種類とした。ガルバノスキャナーを使用してレーザ光の照射範囲を３５ｍｍ×７０ｍｍとし、レーザ光の照射回数における付着物の状態と、その時のスクリーン枠の状態を確認した。なお、スクリーンメッシュはポリエステル製のスクリーンメッシュとステンレス製のスクリーンメッシュを使用した。その結果を表１に示す。

まず、ファイバーレーザとＣＯ_２レーザでは付着物の除去状態が異なる。ファイバーレーザの場合、付着物にレーザ光を照射すると、スクリーン枠と付着物の界面から付着物が剥離するような状態で付着物が除去される。
よって、何れの状態の付着物でも１回目のレーザ光の照射で付着物がスクリーン枠から剥離され、その剥離した付着物を物理的な力（例えば、ブラシや手）で除去したあと、２回目のレーザ光を照射することで概ねスクリーン枠上の付着物を除去することができた。
なお、１回目のレーザ照射後の付着物を除去したスクリーン枠の表面は全体が黒ずみ、細かい凹凸が発生していた。これは、高分子材料を透過しやすく金属材料を吸収しやすい、というファイバーレーザの特徴が現れた結果ではないかと思われる。つまり、レーザ光が高分子材料である保護テープや接着剤やスクリーンメッシュといった付着物を透過し、アルミニウム製のスクリーン枠に僅かにダメージを与えて細かい凹凸を発生しつつ、スクリーン枠と付着物の界面から付着物を剥離したものと思われる。
なお、黒ずみに関しては付着物が炭化したものではないかと考えられる。付着物をブラシや手で除去したあと、２回目のレーザ光を照射することで、スクリーン枠の表面の黒ずみは除去されて白くなり、付着物は除去される。なお、付着物が接着剤のみのスクリーン枠に対して、レーザの出力を下げて（６３Ｗおよび３１Ｗ）でレーザ光を照射したところ、付着物の接着剤が僅かに残るものの、１００Ｗのレーザ光を照射したときと同様の現象となった。残った付着物に関しては、レーザの照射回数を増やすことで除去できることを確認した。

一方、ＣＯ_２レーザの場合、付着物にレーザ光を照射すると、付着物の最表面から徐々に除去が始まり、照射回数が増えるに連れて付着物の除去される量が増えていき、付着物の厚みが厚くなればなるほど照射回数を増やす必要があった。付着物除去後のスクリーン枠の表面状態に関しては、何れの付着物の状態でもファイバーレーザで発生したような凹凸の発生もなく、スクリーン枠にほとんどダメージを与えることなく付着物を除去できていた。これは、高分子材料を吸収しやすく、アルミニウムといった金属材料に反射しやすいという、ＣＯ_２レーザの特徴が現れた結果ではないかと思われる。つまり、レーザ光が高分子材料である保護テープや接着剤やスクリーンメッシュといった付着物に吸収されることで付着物を除去・蒸散し、アルミニウム製のスクリーン枠に照射されたレーザ光は反射されたものと思われる。
なお、スクリーンメッシュがポリエステルといった高分子材料の場合はレーザで除去・蒸散されるが、スクリーンメッシュがステンレスといった金属製の場合はレーザでは除去・蒸散されないで残ったままとなる。ただし、金属製のスクリーンメッシュとスクリーン枠の間にある接着剤が除去・蒸散されるので、ＣＯ_２レーザを１〜２回照射することで、スクリーン枠から金属製のスクリーンメッシュを剥がせるようになる。
よって、金属製のスクリーンメッシュを物理的な力（例えば、ブラシや手）で剥がした後にレーザ光を数回照射すれば付着物を除去することができる。

次に、本発明のスクリーン枠の付着物除去方法およびスクリーン枠の付着物除去装置の第二実施例を説明する。
ＣＯ_２レーザの波長違いによる付着物の除去状態を確認するため、スクリーン枠の外形が３２０ｍｍ×３２０ｍｍ、枠の幅が２０ｍｍのアルミダイガスト枠を使用し、保護テープとスクリーンメッシュを剥がした接着剤のみの部分にレーザを照射して、照射回数における付着物の状態と、その時のスクリーン枠の状態を波長ごとに確認した。
使用したＣＯ_２レーザの波長は９．３μｍと１０．６μｍで、何れもパルス発振で出力は１００Ｗである。ガルバノスキャナーを使用し、２０ｍｍ×２５ｍｍの範囲を加工した。その結果を表２に記す。

いずれも３回照射で付着物を除去することができており、スクリーン枠にもダメージはほとんど認められなかった。よって、何れの波長でも付着物を除去できることが確認できた。
以上により、ファイバーレーザもＣＯ_２レーザもレーザ光を照射することでスクリーン枠の付着物を除去することが可能であることが確認できた。ただし、ＣＯ_２レーザを使用した場合はスクリーン枠にほとんどダメージを与えることなく付着物を除去できるが、ファイバーレーザを使用した場合は、スクリーン枠に多少のダメージによる凹凸を与えつつ付着物を除去することを理解しておく必要がある。
ファイバーレーザを使用した場合でも、出力等の条件出しを行えばスクリーン枠にほとんどダメージを与えずに処理することが可能であると言える。
しかしながら、付着物の厚みは均一ではないし、スクリーン枠によっても付着物の厚みは異なる。
よって、ファイバーレーザを使用する場合は、スクリーン枠に多少のダメージによる凹凸を与えつつ付着物を除去する条件で処理したほうが好ましく、スクリーン枠表面に凹凸を形成することによってスクリーン枠に対する接着剤の密着性の向上を図ることができるという新たな効果を得ることもできる。

また、本実施例においては、１種類のレーザを使用してスクリーン枠の付着物を除去したが、複数種のレーザを組み合わせてもよい。例えば１回目はファイバーレーザでスクリーン枠表面の付着物を剥離除去したあと、２回目以降はＣＯ_２レーザを使用してもよいし、ＣＯ_２レーザで付着物を除去したあと、ファイバーレーザでスクリーン枠表面に凹凸を形成して、アンカー効果を利用して接着剤の密着性向上を図ってもよい。

また、本実施例ではスクリーン枠の天端の付着物を除去しているが、スクリーン枠の側面の付着物も除去することができるのは言うまでもない。側面の付着物を除去する場合は、例えば、機械的にあるいは人為的にレーザ光の照射角度を変えることで、あるいはスクリーン枠の設置角度を変えることで、あるいはその両方を行うことで除去することが可能である。

また、本実施例では付着物の除去を確認するまで処理を行っているが、実作業においてはレーザ照射で付着物を完全に除去しなくても、たとえば付着物が僅かに残った状態でも、次工程でアルコールや酢酸エチル等の溶剤を使用して仕上げ処理をすることで付着物を除去してもよい。
なお、レーザ照射で付着物を完全に除去できたと見えてもレーザ照射後にスクリーン枠に再付着する可能性もあるので、むしろレーザ照射後はアルコールや酢酸エチル等の溶剤を使用してスクリーン枠全体を拭きあげる仕上げ処理を行ったほうが望ましい。

また、本実施例においては、スクリーン枠にアルミダイガスト枠を使用したが、アルミ鋳物枠や、アルミニウムやアルミニウム合金の中空パイプで構成されたアルミパイプ枠といつたスクリーン枠に対しても同様の効果を得ることができるし、アルミニウムやアルミニウム合金以外の金属材料を使用したスクリーン枠に対しても同様の効果を得ることができるのは言うまでもない。

スクリーン枠の付着物除去だけでなく、様々な付着物除去に利用することができる。

１・・・・レーザ発振器
２・・・・ガルバノスキャナー
３・・・・ｆθレンズ
４・・・・スクリーン枠
５・・・・レーザ光
６・・・・スクリーンメッシュ（付着物）
７・・・・接着剤（付着物）
８・・・・保護テープ（付着物）

Claims (4)

1. スクリーン枠の付着物除去方法において、付着物を有するスクリーン枠にレーザ光を照射することで前記付着物を除去することを特徴とするスクリーン枠の付着物除去方法
2. レーザ光を発振するレーザ発振器がファイバーレーザであることを特徴とする請求項１記載のスクリーン枠の付着物除去方法
3. レーザ光を発振するレーザ発振器がＣＯ_２レーザであることを特徴とする請求項１記載のスクリーン枠の付着物除去方法
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のスクリーン枠の付着物除去方法を可能にする、レーザ発振器とガルバノスキャナーとｆθレンズとを組み合わせて発振したレーザ光でスクリーン枠に付着した付着物を除去することを特徴とするスクリーン枠の付着物除去装置。
   

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