JP5184868B2 - スクリーン印刷装置、及びその印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばフレシキブル基板に導電線等を精密に印刷できるスクリーン印刷装置、及びその印刷方法に関する。

特許文献１は従来例のスクリーン印刷装置を示している。従来例のスクリーン印刷装置は、パターン（微細孔）が形成されたスクリーン版の一面に導電性インクが供給され、スキージがスクリーン版の一面に摺接することにより、同スクリーン版の他面に近接した被印刷フィルムに、導電性インクを印刷するものである。
特開２００４−５８４０１号公報 特開２００６−２４０１１１号公報

上記の印刷を所定の時間当りに行う回数を増やすには、スキージがスクリーン版に摺接する速度、及びスキージと共に移動するバックアップロールの速度を増加することが不可欠である。

しかしながら、バックアップロールに支持された被印刷フィルムがスクリーン版から離れるまでの間に、被印刷フィルムに印刷された導電性インクが固化する時間的余裕が不足すると、導電性インクが、被印刷フィルムに十分に定着できず、スクリーン版に残るという不具合が起こる。また、特許文献２には、被印刷フィルムがバックアップロールに支持される面積を広げるために、バックアップロールの直径を３００ｍｍ前後に設定することが記載されている。これにより上記の不具合をある程度は改善できるが、更なる印刷の高速化が望まれている。

そこで、本発明の目的とするところは、高速の印刷を実現することができ、しかも印刷精度を高く保つことのできるスクリーン印刷装置、及びその印刷方法を提供することにある。

本発明は、一面に供給される導電性インクを他面に導くパターンが形成されたスクリーン版と、前記スクリーン版の一面に摺接するスキージとを備え、前記スクリーン版の他面に接触した被印刷フィルムに導電性インクを印刷するスクリーン印刷装置に係るものであって、前記スキージに前記スクリーン版の他面側から対向し前記被印刷フィルムを支持する円周面を有したバックアップロールと、前記被印刷フィルムに前記スクリーン版から離脱する方向の張力を付与する付勢手段と、前記スクリーン版に沿う方向に前記バックアップロールを移動させる駆動手段と、前記バックアップロールに従い移動する補助ロールとを備え、前記スクリーン版の他面が前記バックアップロールの円周面上の被印刷フィルムに押上げられるように、前記バックアップロールを配置し、前記補助ロールが前記バックアップロールに後続する位置で前記被印刷フィルムを支持することにより、前記バックアップロールの移動する方向の後方へ向うに従い前記スクリーン版から被印刷フィルムの離れる割合を、前記バックアップロールの円周面に比較して緩やかにしたことを特徴とする。

更に、本発明に係るスクリーン印刷装置は、前記バックアップロールの円周面の幾何学的中心から前記補助ロールの軸心までの距離が前記円周面の直径の０．５５乃至０．７倍になるように、前記補助ロールを前記スクリーン版に対して昇降自在に設けたことを特徴とする。

また、本発明は、パターンを有するスクリーン版の一面に導電性インクを供給し、前記スクリーン版の一面にスキージを摺接させることにより、前記スクリーン版の他面に接触する被印刷フィルムに、前記パターンを通して前記導電性インクを導くスクリーン印刷方法に係るものであって、前記被印刷フィルムを、前記スクリーン版の他面側から前記スキージに対向する円周面を有したバックアップロールで支持することにより、前記スクリーン版の他面を前記バックアップロールの円周面上の被印刷フィルムで押上げ、前記被印刷フィルムに、前記スクリーン版から離脱する方向の張力を付与し、前記スクリーン版に沿う方向に前記バックアップロールを移動させる過程で、前記バックアップロールに従い移動する補助ロールを、前記バックアップロールに後続させ、前記被印刷フィルムを前記補助ロールで支持することにより、前記バックアップロールの移動する方向の後方へ向うに従い前記スクリーン版から前記被印刷フィルムの離れる割合を、前記バックアップロールの円周面に比較して緩やかにすることを特徴とする。

本発明に係るスクリーン印刷装置は、スキージに対向するバックアップロールで被印刷フィルムを支持し、バックアップロールに従い移動する補助ロールが、バックアップロールに後続する位置で被印刷フィルムを支持することができる。また、被印刷フィルムは、スクリーン版から離脱させる張力を付勢手段によって付与されるが、上記のように補助ロールが被印刷フィルムを支持する分、バックアップロールの移動する方向の後方へ向うに従いスクリーン版から被印刷フィルムの離れる割合は緩やかになる。

これにより、被印刷フィルムのバックアップロールに支持された部位がスクリーン版から離脱するまでの間に、被印刷フィルムに印刷された導電性インクが固化するための時間的余裕を確保し、被印刷フィルムに導電性インクを良好に定着させることができる。従って、当該スクリーン印刷装置によれば、スキージがスクリーン版に摺接する速度、及びスキージと共に移動するバックアップロールの速度を積極的に増加でき、所定の時間当りに行える印刷の回数を増すことができる。同様の効果を本発明に係るスクリーン印刷方法によっても達成できる。

更に、本発明に係るスクリーン印刷装置によれば、補助ロールをスクリーン版に対して自在に昇降させられるので、バックアップロールの移動する方向の後方へ向うに従いスクリーン版から被印刷フィルムの離れる割合を所望に調整することができる。これにより、導電性インク、スクリーン版、又は被印刷フィルムの物性を考慮して、当該スクリーン印刷装置による印刷の速度を最大限に上昇させることができる。

以下に述べる昇降手段は、例えばスライドレール又はガイドブッシュ等により鉛直方向に案内される滑子を、エアシリンダ等のピストンロッドの伸縮に従わせて昇降させるものである。或いは、直立する送りねじの回転に従わせて、この送りねじに螺合したボールナットと共に上記の滑子を昇降させても良い。これら自明の機械要素については、図示を省略する。

図１に示すスクリーン印刷装置１は、２つのスキージ２，３と、スキージ２，３に対向し被印刷フィルムＦを支持するバックアップロール４と、被印刷フィルムＦに張力を付与する付勢手段５と、バックアップロール４を矢印Ａで指した往き方向、又は矢印Ｂで指した戻り方向へ移動させる駆動手段６と、２つの補助ロール７，８とを備える。図２，３は、スクリーン版９の一面９１に供給される導電性インクＰを、スクリーン版９の他面９２に接触した被印刷フィルムＦに印刷する原理を示している。以下の説明で、特に断らない限り図面は図１乃至図３を参照する。

スクリーン版９は、方形枠９３の内側に張付けられたステンレス製のメッシュに乳剤膜を積層し、この乳剤膜にエッチングを施してパターンを形成したものである。方形枠９３は、スキージ２，３とバックアップロール４との間にスクリーン版９が位置するように、スクリーン印刷装置１の主フレーム１０に固定される。被印刷フィルムＦは、図中に一条の線で表しているが、水平方向に広がる幅を有する帯状である。導電性インクＰとして、銀等の導体のパウダーを溶剤又はバインダーと共に混練したペーストを適用できる。

スキージ２，３は、支持板１１に対して昇降する昇降手段の滑子に各々取付けられている。支持板１１は、プーリ１２，１３に巻掛したベルト１４に接合され、回転機によるプーリ１２の回転に従い往き方向又は戻り方向へ移動する。符号１５は、支持板１１を案内するガイドレールを指している。支持板１１が往き方向へ移動する過程で、スキージ２はスクリーン版９に接触するまで下降し、スキージ３はスクリーン版９から離れる高さまで上昇する。反対に、支持板１１が戻り方向へ移動する過程で、スキージ２はスクリーン版９から離れる高さまで上昇し、スキージ３はスクリーン版９に接触するまで下降する。

バックアップロール４及び補助ロール７，８は、可動フレーム１６に対して昇降する昇降手段の滑子に回転自在に支持されている。このため、バックアップロール４はスクリーン版９に対して昇降でき、更にバックアップロール４に対して補助ロール７，８が個々に昇降できる。駆動手段６は、可動フレーム１６に接合したベルト６１をプーリ６２，６３に巻掛し、回転機によるプーリ６２の回転に従わせてベルト６１を走行させることにより、可動フレーム１６を往き方向又は戻り方向へ移動できる。このように可動フレーム１６が移動するとき、バックアップロール４、補助ロール７，８、及び可動フレーム１６に軸受けされた２つのガイドロール１７，１８が同時に移動する。また、可動フレーム１６の移動する速度及び方向は、スキージ２，３が支持板１１と共に移動する速度及び方向にそれぞれ一致する。符号６４は、可動フレーム１６を案内するガイドレールを指している。

図４は、スクリーン版９がバックアップロール４の円周面４１に倣って僅かに押上げられた状態を示しているが、バックアップロール４の高さは、次に述べる範囲で設定することが好ましい。例えば、バックアップロール４の直径［φ］を３００ｍｍとし、被印刷フィルムＦの厚みを約０．１ｍｍとする。この場合、スクリーン版９の他面９２が円周面４１上の被印刷フィルムＦに０．１ｍｍ押上げられるようなバックアップロール４の位置を上限とする。

付勢手段５は、回転機により回転又は停止する駆動ロール５１と、駆動ロール５１に被印刷フィルムＦを押付けるタッチロール５２と、主フレーム１０に位置決めされたガイドローラ５３と、可動フレーム１６に取付けられたガイドローラ５４と、矢印ｔ方向の前途に配置され図に表れていないサクションロールとを備える。駆動ロール５１が停止すると、駆動ロール５１とタッチロール５２との間に被印刷フィルムＦが挟持される一方、上記のサクションロールが被印刷フィルムＦを矢印ｔ方向に牽引することにより、被印刷フィルムＦに矢印ｔ，ｔ’方向の張力が発生する。矢印ｔ，ｔ’方向は、被印刷フィルムＦがスクリーン版９の他面９２から下方へ離脱する方向であれば良い。駆動ロール５１が回転すると、被印刷フィルムＦは、駆動ロール５１とタッチロール５２との間から繰出されながら矢印ｔ方向へ走行する。

スクリーン印刷装置１を使用したスクリーン印刷方法について以下に説明する。先ず図２（ａ）に示すように、スクリーン版９の一面９１に導電性インクＰを供給する。補助ロール７を、これとスクリーン版９の他面９２との間に３乃至１０ｍｍの隙間が残る高さまで上昇させる。補助ロール８は、補助ロール７よりも低い位置まで下降させておけば良い。そして、スキージ２，３及びバックアップロール４を往き方向へ移動させる。この過程で、スキージ２がスクリーン版９の一面９１に摺接しながら、導電性インクＰをスクリーン版９のパターンに押込むので、図２（ｂ）に示すように、被印刷フィルムＦに導電性インクＰが印刷され被印刷面１９が形成される。

スキージ３及びバックアップロール４が往き方向へ移動できる限界に達したところで、付勢手段５が、被印刷フィルムＦを矢印ｔ方向へ走行させ、被印刷面１９をスクリーン版９の他面９２から離脱させる。このとき、スキージ２，３を被印刷フィルムＦから上昇させ、バックアップロール４を下降させることにより、被印刷面１９とスクリーン版９の他面９２との間に空隙を開けることが好ましい。

また、上記の過程で、被印刷フィルムＦは矢印ｔ，ｔ’方向の張力を付勢手段５によって付与されるが、補助ロール７は、バックアップロール４に後続する位置で被印刷フィルムＦを支持するので、その分、バックアップロール４の移動する方向の後方へ向うに従いスクリーン版９から被印刷フィルムＦの離れる割合は緩やかになる。これにより、補助ロール７は後述の作用を奏する。

続いて、図３（ａ）に示すように、補助ロール８を、これとスクリーン版９の他面９２との間に３乃至１０ｍｍの隙間が残る高さまで上昇させる。補助ロール７は、補助ロール７よりも低い位置まで下降させておけば良い。そして、スキージ２，３及びバックアップロール４を戻り方向へ移動させる。この過程で、スキージ３がスクリーン版９の一面９１に摺接し、図３（ｂ）に示すように、被印刷フィルムＦに導電性インクＰが印刷され被印刷面２０が形成される。また、上記の過程で、被印刷フィルムＦが張力を付与されるのは既述の通りであるが、補助ロール８は、バックアップロール４に後続する位置で被印刷フィルムＦを支持するので、その分、バックアップロール４の移動する方向の後方へ向うに従いスクリーン版９から被印刷フィルムＦの離れる割合は緩やかになる。

ここで、スクリーン版９から被印刷フィルムＦの離れる割合とは、図４に示すように、被印刷フィルムＦが、バックアップロール４の移動する方向の後方へ向けて下降する勾配を意味する。仮想線ｆは、補助ロール８を省いた場合の被印刷フィルムの比較例を表している。仮想線ｆに比べて被印刷フィルムＦの勾配が緩くなるので、被印刷フィルムＦのバックアップロール４に支持された部位がスクリーン版９から離脱するまでの間に、被印刷フィルムＦに印刷された導電性インクＰが固化する時間的余裕を確保できる。この作用により、被印刷フィルムＦに導電性インクＰを良好に定着させることができる。

従って、スクリーン印刷装置１によれば、スキージ２，３がスクリーン版９に摺接する速度、及びスキージ２，３と共に移動するバックアップロール４の速度を積極的に増加でき、所定の時間当りに行える印刷の回数を増すことができる。

最後に、図３（ｂ）に示すように、スキージ３及びバックアップロール４が戻り方向へ移動できる限界に達する。付勢手段５が、被印刷フィルムＦを矢印ｔ方向へ走行させ、被印刷フィルムＦの被印刷面２０がスクリーン版９の他面９２から離脱した時点で、スクリーン印刷装置１の動作の１サイクルが終了する。

尚、図４に示した直径［φ］、及び補助ロール７，８とスクリーン版９の他面９２との隙間の広さは、印刷の仕上がりや印刷の精度を見計らって、或いは、導電性インクＰの粘度、スクリーン版９の弾性係数、又は被印刷フィルムＦの材質等を総合的に考慮して決定される。補助ロール８が上昇した状態で、バックアップロール４の円周面４１の幾何学的中心Ｏから補助ロール８の軸心Ｏ’までの距離は［０．５５φ］乃至［０．７φ］になることが好ましい。この点は補助ロール７についても同様である。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様で実施できる。例えば、補助ロール７，８の何れか片方を省略しても良く、スキージ２，３の何れか片方を省略しても良い。この場合、駆動手段６が可動フレーム１６を往き方向又は戻り方向の何れかに移動させる過程で、スクリーン印刷装置１は印刷を行うことができる。

本発明は、電子部品の製造に限らず、あらゆるスクリーン印刷に適用できる。

本発明の実施形態に係るスクリーン印刷装置の正面図。 本発明の実施形態に係るスクリーン印刷装置の動作の一例を（ａ），（ｂ）の順に説明する側面図。 本発明の実施形態に係るスクリーン印刷装置の動作の他例を（ａ），（ｂ）の順に説明する側面図。 本発明の実施形態に係るスクリーン印刷装置の要部の側面図。

符号の説明

１：スクリーン印刷装置
２，３：スキージ
４：バックアップロール
５：付勢手段
６：駆動手段
７，８：補助ロール
９：スクリーン版
９１：一面
９２：他面
Ｆ：被印刷フィルム
Ｐ：導電性インク

Claims (3)

1. 一面に供給される導電性インクを他面に導くパターンが形成されたスクリーン版と、前記スクリーン版の一面に摺接するスキージとを備え、前記スクリーン版の他面に接触した被印刷フィルムに導電性インクを印刷するスクリーン印刷装置であって、
   前記スキージに前記スクリーン版の他面側から対向し前記被印刷フィルムを支持する円周面を有したバックアップロールと、前記被印刷フィルムに前記スクリーン版から離脱する方向の張力を付与する付勢手段と、前記スクリーン版に沿う方向に前記バックアップロールを移動させる駆動手段と、前記バックアップロールに従い移動する補助ロールとを備え、
   前記スクリーン版の他面が前記バックアップロールの円周面上の被印刷フィルムに押上げられるように、前記バックアップロールを配置し、
   前記補助ロールが前記バックアップロールに後続する位置で前記被印刷フィルムを支持することにより、前記バックアップロールの移動する方向の後方へ向うに従い前記スクリーン版から被印刷フィルムの離れる割合を、前記バックアップロールの円周面に比較して緩やかにしたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
2. 前記バックアップロールの円周面の幾何学的中心から前記補助ロールの軸心までの距離が前記円周面の直径の０．５５乃至０．７倍になるように、前記補助ロールを前記スクリーン版に対して昇降自在に設けたことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
3. パターンを有するスクリーン版の一面に導電性インクを供給し、前記スクリーン版の一面にスキージを摺接させることにより、前記スクリーン版の他面に接触する被印刷フィルムに、前記パターンを通して前記導電性インクを導くスクリーン印刷方法であって、
   前記被印刷フィルムを、前記スクリーン版の他面側から前記スキージに対向する円周面を有したバックアップロールで支持することにより、前記スクリーン版の他面を前記バックアップロールの円周面上の被印刷フィルムで押上げ、前記被印刷フィルムに、前記スクリーン版から離脱する方向の張力を付与し、前記スクリーン版に沿う方向に前記バックアップロールを移動させる過程で、前記バックアップロールに従い移動する補助ロールを、前記バックアップロールに後続させ、前記被印刷フィルムを前記補助ロールで支持することにより、前記バックアップロールの移動する方向の後方へ向うに従い前記スクリーン版から前記被印刷フィルムの離れる割合を、前記バックアップロールの円周面に比較して緩やかにすることを特徴とするスクリーン印刷方法。

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