JP5519462B2 - 積層印刷部の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット法で積層印刷部を形成する積層印刷部の形成方法に関する発明である。

特許文献１（特開２００７−２６０６７７号公報）には、インクジェット法で積層印刷部を形成する技術が記載されている。この積層印刷技術は、インクジェット法で導電性のインクをインクドットの直径よりも大きいピッチで吐出する第１工程と、各インクドット間にインクドットを吐出して１本の導電線を形成する第２工程とからなる。

特開２００７−２６０６７７号公報

本発明者らは、インクジェット法で抵抗体等を積層印刷する技術を研究している。例えば、上記特許文献１の技術を応用して、インクジェット法で所定の電気特性のインクを回路基板上に吐出して、複数行のインクドットの配列からなる１層目の印刷部を形成した後、該印刷部上に、同様の方法でインクを吐出して複数行のインクドットの配列からなる次の層の印刷部を形成するという工程を所定回繰り返して積層印刷部を形成することが考えられる。
しかし、この積層印刷技術では、積層印刷部の表面にインクドットの形状に倣った凹凸が出来てしまい、電気的特性が悪くなるという欠点がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、インクジェット法で形成する積層印刷部の表面の凹凸を少なくして積層印刷部の電気的特性を改善できる積層印刷部の形成方法を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、インクジェット法で所定の電気特性のインクを回路基板上に吐出して複数行のインクドットの配列からなる１層目の印刷部を形成した後、該印刷部上に前記インクを吐出して複数行のインクドットの配列からなる次の層の印刷部を形成するという工程を所定回繰り返して積層印刷部を形成する積層印刷部の形成方法において、２層目以降の印刷部を形成する工程で、１層目の印刷部のインクドットの配列・吐出順序とは異なるインクドットの配列・吐出順序で２層目以降の印刷部を形成するようにしたものである。このようにすれば、例えば、１層目の印刷部は、回路基板の濡れ性等の特性に適応したインクドットの配列で形成し、２層目以降の印刷部は、先に形成した印刷部の表面の濡れ性等の特性に適応したインクドットの配列で形成するということが可能となり、積層印刷部の表面の凹凸を少なくして電気的特性を改善することができる。

具体的には、請求項２のように、２層目以降の印刷部を形成する工程で、インクドットを行方向にインクドットの直径より狭い間隔をあけて所定ピッチで吐出し且つ各行のインクドットが隣接する行のインクドットと部分的に重なるように改行幅を設定するようにしても良い。このようにすれば、部分的に重なる未乾燥のインクドット同士は表面エネルギが最小となるように表面を滑らかな形状にして安定する。

この場合、請求項３のように、各行のインクドットを隣接する行のインクドットとは行方向に半ピッチずらして吐出するようにすると良い。このようにすれば、各インクドットの重なり量を均等化することができて、積層印刷部の表面の凹凸を最小にすることができる。

ところで、２層目以降の印刷部を形成する工程で、インクドットを乾燥させずに連続してインクドットを重ねて吐出すると、凹凸の少ない滑らかな表面を形成できるが、吐出開始点にインクが凝集して大きなインクの凝集体が出来る。このため、吐出開始点が印刷部の外周端に位置すると、吐出開始点に凝集したインクが溢れ出して、積層印刷部の形状が不均一となりやすい。

この点を考慮して、請求項４のように、２層目以降の印刷部を形成する工程で、印刷部の内側の位置からインクドットを行方向及び改行方向に部分的に重ねるように吐出していき、最後に該印刷部の外周に沿ってインクドットを行方向及び改行方向に部分的に重ねるように吐出するようにしても良い。このようにすれば、吐出開始点が印刷部の内側となるため、吐出開始点に凝集するインクの溢れ出しを外周側のインクドットの配列パターンによって防止でき、積層印刷部の形状が不均一になるのを防止できる。

また、請求項５のように、２層目以降の印刷部を形成する工程で、先に形成した層の印刷部を乾燥させてから、次の層の印刷部を形成するようにすると良い。このようにすれば、各層の印刷部を均一に形成できる。

また、請求項６のように、１層目の印刷部を形成する工程で、インクドットを行方向及び改行方向にインクドットの直径より狭い間隔をあけて所定ピッチで吐出して１回目のドットパターンを形成し、前記１回目のドットパターンを乾燥させた後に、前記１回目のドットパターンの各行に重ねてインクドットを行方向に半ピッチずらして前記所定ピッチで吐出して２回目のドットパターンを形成し、前記２回目のドットパターンを乾燥させた後に、前記２回目のドットパターンの各行間にインクドットを行方向に半ピッチずらして前記所定ピッチで吐出して３回目のドットパターンを形成し、前記３回目のドットパターンを乾燥させた後に、前記３回目のドットパターンの各行に重ねてインクドットを行方向に半ピッチずらして前記所定ピッチで吐出して４回目のドットパターンを形成して乾燥させるようにしても良い。このようにすれば、回路基板上でインクの凝集が起こらないようにして１層目の印刷部を均一に形成できる。

図１は実施例１の１層目の印刷部の形成方法（その１）を説明する工程図である。 図２は実施例１の１層目の印刷部の形成方法（その２）を説明する工程図である。 図３は実施例１の２層目以降の印刷部の形成方法（その１）を説明する工程図である。 図４は実施例１の２層目以降の印刷部の形成方法（その２）を説明する工程図である。 図５は実施例２の２層目以降の印刷部の形成方法を説明する図である。 図６は実施例３の２層目以降の印刷部の形成方法を説明する工程図である。 図７は実施例４の２層目以降の印刷部の形成方法を説明する図である。 図８は実施例５の２層目以降の印刷部の形成方法を説明する工程図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した５つの実施例１〜５を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
本実施例１の積層印刷部の形成方法は、使用するインクに含ませる材料（導電体、抵抗体、誘電体等）を変更することで、積層印刷導電パターンや、積層印刷抵抗体、積層印刷誘電体等の様々な積層印刷電気部品の形成方法に適用できる。

本実施例１の積層印刷部の形成方法は、インクジェット法で所定の電気特性のインクを回路基板上に吐出して複数行のインクドットの配列からなる１層目の印刷部を形成して乾燥させた後、該印刷部上に前記インクを吐出して複数行のインクドットの配列からなる次の層の印刷部を形成して乾燥させるという工程を所定回繰り返して積層印刷部を形成する積層印刷部の形成方法であって、２層目以降の印刷部を形成する工程で、１層目の印刷部のインクドットの配列・吐出順序とは異なるインクドットの配列・吐出順序で２層目以降の印刷部を形成することを特徴とするものである。以下、１層目の印刷部の形成方法と２層目以降の印刷部の形成方法を図１乃至図４に基づいてそれぞれ説明する。

［１層目の印刷部の形成方法］
１層目の印刷部の形成方法は、図１に示すように、合計４回のドットパターンの印刷と印刷毎の乾燥とを行う。１回目のドットパターンの印刷では、インクジェット印刷機により、回路基板上にインクドットを行方向及び改行方向にインクドットの直径より狭い間隔をあけて所定ピッチで吐出して、複数行のインクドットの配列からなる１回目のドットパターンを印刷する。その後、１回目のドットパターンを所定時間乾燥させる。

この後、２回目のドットパターンの印刷工程に移行し、１回目のドットパターンの各行に重ねてインクドットを行方向に半ピッチずらして、１回目のドットパターンと同じピッチで吐出して２回目のドットパターンを印刷する。これにより、２回目のドットパターンの各インクドットが１回目のドットパターンの各行のインクドット間に行方向に跨がって印刷された状態となる。２回目のドットパターンの印刷後、２回目のドットパターンを所定時間乾燥させる。

この後、３回目のドットパターンの印刷工程に移行し、２回目のドットパターンの各行間にインクドットを行方向に半ピッチずらして２回目のドットパターンと同じピッチで吐出して３回目のドットパターンを印刷する。これにより、２回目のドットパターンの各行間に３回目のドットパターンの各行のインクドットを重ねて印刷し、３回目のドットパターンの各インクドットがそれぞれ２回目のドットパターンの４つのインクドットに跨がって印刷された状態となる。３回目のドットパターンの印刷後、３回目のドットパターンを所定時間乾燥させる。

この後、４回目のドットパターンの印刷工程に移行し、３回目のドットパターンの各行に重ねてインクドットを行方向に半ピッチずらして、３回目のドットパターンと同じピッチで吐出して４回目のドットパターンを印刷する。これにより、４回目のドットパターンの各インクドットがそれぞれ３回目のドットパターンの各行のインクドット間に行方向に跨がって印刷された状態となる。４回目のドットパターンの印刷後、４回目のドットパターンを所定時間乾燥させる。

以上説明した工程を経て、１層目の印刷部が形成される。
尚、１層目の印刷部の形成方法は、上記方法に限定されず、例えば図２に示すように、１回目及び２回目のドットパターン印刷法として、４連ノズルを用いて縦方向に３ピッチ回にて印刷、又は３連ノズルを用いて横方向に４ピッチ回にて印刷するようにしても良い。

［２層目以降の印刷部の形成方法］
２層目以降の印刷部の形成方法は、１層目の印刷部の形成方法とは異なり、図３に示すように、合計２回のドットパターンの印刷と印刷毎の乾燥とを行って１層分の印刷部を形成するという工程を繰り返して２層目以降の印刷部を形成する。

１回目のドットパターンの印刷では、インクジェット印刷機により、１層目の印刷部上に、インクドットを行方向にインクドットの直径より狭い間隔をあけて所定ピッチで吐出し且つ各行のインクドットが隣接する行のインクドットと部分的に重なるように改行幅を設定する。この際、各行のインクドットを隣接する行のインクドットとは行方向に半ピッチずらして吐出する。これにより、各インクドットがその周囲の４つのインクドットと部分的に重なった状態となり、各インクドットの重なり量を均等化することができる。その後、１回目のドットパターンを所定時間乾燥させる。

この後、２回目のドットパターンの印刷工程に移行し、１回目のドットパターンの各行に重ねてインクドットを行方向に半ピッチずらして、１回目のドットパターンと同じピッチで吐出して２回目のドットパターンを印刷する。２回目のドットパターンの改行幅も１回目のドットパターンの改行幅と同じである。これにより、２回目のドットパターンの各インクドットがそれぞれ周囲の４つのインクドットと部分的に重なった状態となり、部分的に重なる未乾燥のインクドット同士は表面エネルギが最小となるように表面を滑らかな形状にして安定し、表面の凹凸を最小にすることができる。２回目のドットパターンの印刷後、２回目のドットパターンを所定時間乾燥させる。

以上説明した工程により、２層目以降の印刷部のうちの１層分の印刷部が、１層目の作成時間より短いタクトで形成される。従って、形成しようとする積層印刷部の積層分だけドットパターンの印刷と印刷毎の乾燥とを繰り返して２層目以降の印刷部を形成する。

尚、２層目以降の印刷部の形成方法は、上記方法に限定されず、例えば図４に示すように、１回目及び２回目のドットパターン印刷法として、４連ノズルを用いて縦方向に所定ピッチ回にて印刷、又は３連ノズルを用いて横方向に所定ピッチ回にて印刷するようにしても良い。

次に、本実施例１の印刷条件を説明する。
インクジェット印刷機は、１ドット当たりのインクの吐出量が２５ｐｌ、隣接するインクドット間の間隔（ドットピッチ）が５０μｍ（１００μｍ）、各パターン間の待ち時間（乾燥時間）が４０秒である。

インクドットの直径（着弾径）が６３〜７７μｍである。
回路基板表面の濡れ性が３０°の時に、インクドットの直径（着弾径）が６３μｍ、回路基板表面の濡れ性が５０°の時に、インクドットの直径（着弾径）が７７μｍであった。

回路基板としては、ガラス基板を使用し、インクに対する基板の濡れ性が３０〜５０°、基板温度が６０℃であった。
基板の濡れ性が５０°以上の場合は、一部のインクが凝集するため、均一な印刷部を形成できなかったが、基板の濡れ性が３０°の場合は、均一な印刷部を形成できた。２層目以降の印刷部を印刷する時の下地（印刷部）の濡れ性は３０°より低くなっているものと思われる。

以上説明した本実施例１によれば、２層目以降の印刷部を形成する工程で、１層目の印刷部のインクドットの配列・吐出順序とは異なるインクドットの配列・吐出順序で２層目以降の印刷部を形成するようにしたので、１層目の印刷部は、回路基板の濡れ性等の特性に適応したインクドットの配列で形成し、２層目以降の印刷部は、先に形成した印刷部の表面の濡れ性等の特性に適応したインクドットの配列で形成するということが可能となり、表面の凹凸が少ない積層印刷部を早く形成できる。従って、本実施例１の方法で、例えば、積層印刷抵抗体を形成すれば、積層印刷抵抗体の幅や厚みを均一に形成して、積層印刷抵抗体の抵抗値を容易に制御できる。また、本実施例１の方法で、配線パターン形成すれば、表面の凹凸が減少するため、高周波信号の減衰を抑えることができる。

ところで、２層目以降の印刷部を形成する工程で、インクドットを乾燥させずに連続してインクドットを重ねて吐出すると、凹凸の少ない滑らかな表面を形成できるが、吐出開始点にインクが凝集して大きなインクの凝集体が出来る。このため、吐出開始点が印刷部の外周端に位置すると、吐出開始点に凝集したインクが溢れ出して、積層印刷部の形状が不均一となりやすい。

この点を考慮して、本発明の実施例２では、図５に示すように、２層目以降の印刷部を印刷する工程で、印刷部の内側の位置からインクドットを行方向及び改行方向に部分的に重ねるように渦巻状に吐出していき、最後に該印刷部の外周に沿ってインクドットを行方向及び改行方向に部分的に重ねるように吐出して、１層分の印刷部を印刷する。印刷後、この印刷部を乾燥させた後、同様のインクドットの配列・吐出順序で、印刷部の内側の位置からインクドットを渦巻状に吐出して１層分の印刷部を印刷して乾燥するという工程を所定回繰り返して積層印刷部を形成する。尚、１層目の印刷部は、前記実施例１と同様の方法で印刷すれば良い。

以上説明した本実施例２によれば、２層目以降の印刷部を形成する工程で、吐出開始点が印刷部の内側となるため、吐出開始点に凝集するインクの溢れ出しを外周側のインクドットの配列パターンによって防止でき、積層印刷部の形状が不均一になるのを防止でき、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。

上述した実施例２では、２層目以降の印刷部を形成する工程で、印刷部の内側の位置からインクドットを渦巻状に吐出して１層分の印刷部を印刷するようにしたが、本発明の実施例３では、図６に示すように、２層目以降の印刷部を形成する工程で、印刷部を内側領域と外側領域に分割し、内側領域のドットパターンを印刷した後、内側領域のドットパターンを取り巻くように外側領域のドットパターンを印刷して乾燥させて１層分の印刷部を形成するという工程を繰り返す。

内側領域のドットパターンの印刷では、印刷部の内側の位置からインクドットを行方向及び改行方向に部分的に重ねて印刷する。インクドットの吐出順序はどの様な順序であっても良い。

内側領域のドットパターンの印刷後、乾燥させずに、内側領域のドットパターンを取り巻くように外側領域のドットパターンを印刷する。外側領域のドットパターンの各インクドットは互いに重なり合うと共に、内側領域のドットパターンのインクドットとも重なる。外側領域のドットパターンのインクドットの吐出順序もどの様な順序であっても良い。

以上のようにして１層分の印刷部を印刷して乾燥させた後、同様の方法で次の層の印刷部を形成するという工程を繰り返して積層印刷部を形成する。
以上説明した本実施例３でも、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。

前記実施例２（図５）は、インクドットの連続印刷の実施例であるが、本発明の実施例４では、２層目以降の印刷部を形成する工程で、図７に丸数字で示す順序で、内側の領域からドットパターンを印刷し、順次、外側の領域にドットパターンを印刷して、最初に印刷したドットパターンをその後に印刷するドットパターンで取り巻くようにしている。各領域のドットパターンは、インクドットの連続印刷でも良いし、複数連ノズルで一括して印刷しても良い。

本実施例４でも、２層目以降の印刷部を形成する工程で、吐出開始点が印刷部の内側の領域となるため、吐出開始点に凝集するインクの溢れ出しを外周側のインクドットの配列パターンによって防止でき、積層印刷部の形状が不均一になるのを防止でき、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。

前記実施例３（図６）では、２層目以降の印刷部を形成する工程で、内側領域のドットパターンをインクドットの連続印刷で形成したが、本発明の実施例５では、２層目以降の印刷部を形成する工程で、内側領域のドットパターンを印刷する際に、図８に丸数字で示す順序で、内側の領域からドットパターンを印刷し、順次、外側の領域にドットパターンを印刷して、最初に印刷したドットパターンをその後に印刷するドットパターンで取り巻くようにしている。各領域のドットパターンは、インクドットの連続印刷でも良いし、複数連ノズルで一括して印刷しても良い。

内側領域のドットパターンの印刷後は、前記実施例３と同様に、乾燥させずに、内側領域のドットパターンを取り巻くように外側領域のドットパターンを印刷する。
以上のようにして１層分の印刷部を印刷して乾燥させた後、同様の方法で次の層の印刷部を形成するという工程を繰り返して積層印刷部を形成する。

以上説明した本実施例５でも、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。
尚、本発明の積層印刷部の形成方法は、使用するインクに含ませる材料（導電体、抵抗体、誘電体等）を変更することで、積層印刷導電パターンや、積層印刷抵抗体、積層印刷誘電体等の様々な積層印刷電気部品の形成方法に適用できる。

Claims (6)

1. インクジェット法で所定の電気特性のインクを回路基板上に吐出して複数行のインクドットの配列からなる１層目の印刷部を形成した後、該印刷部上に前記インクを吐出して複数行のインクドットの配列からなる次の層の印刷部を形成するという工程を所定回繰り返して積層印刷部を形成する積層印刷方法において、
   ２層目以降の印刷部を形成する工程で、１層目の印刷部のインクドットの配列・吐出順序とは異なるインクドットの配列・吐出順序で２層目以降の印刷部を形成することを特徴とする積層印刷部の形成方法。
2. 前記２層目以降の印刷部を形成する工程で、インクドットを行方向にインクドットの直径より狭い間隔をあけて所定ピッチで吐出し且つ各行のインクドットが隣接する行のインクドットと部分的に重なるように改行幅を設定することを特徴とする請求項１に記載の積層印刷方法。
3. 各行のインクドットを隣接する行のインクドットとは行方向に半ピッチずらして吐出することを特徴とする請求項２に記載の積層印刷部の形成方法。
4. 前記２層目以降の印刷部を形成する工程で、印刷部の内側の位置からインクドットを行方向及び改行方向に部分的に重ねるように吐出していき、最後に該印刷部の外周に沿ってインクドットを行方向及び改行方向に部分的に重ねるように吐出することを特徴とする請求項１に記載の積層印刷部の形成方法。
5. 前記２層目以降の印刷部を形成する工程で、先に形成した層の印刷部を乾燥させてから、次の層の印刷部を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の積層印刷部の形成方法。
6. 前記１層目の印刷部を形成する工程で、インクドットを行方向及び改行方向にインクドットの直径より狭い間隔をあけて所定ピッチで吐出して１回目のドットパターンを形成し、前記１回目のドットパターンを乾燥させた後に、前記１回目のドットパターンの各行に重ねてインクドットを行方向に半ピッチずらして前記所定ピッチで吐出して２回目のドットパターンを形成し、前記２回目のドットパターンを乾燥させた後に、前記２回目のドットパターンの各行間にインクドットを行方向に半ピッチずらして前記所定ピッチで吐出して３回目のドットパターンを形成し、前記３回目のドットパターンを乾燥させた後に、前記３回目のドットパターンの各行に重ねてインクドットを行方向に半ピッチずらして前記所定ピッチで吐出して４回目のドットパターンを形成して乾燥させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の積層印刷部の形成方法。

Images