JP6401373B2 - 印刷装置および印刷方法 - Google Patents
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Description
特許文献2の印刷装置は、印刷パターンに対応した版が設けられた版胴と、ブランケットが巻回されるとともに、版から印刷パターンを受理し、ガラス基板へと転写するブランケット胴と、ブランケットの周速を得るためのスケールと、スケールを読みとるCCD(電荷結合素子)カメラと、CCDカメラからの出力に基づいて、ブランケット胴を駆動するモータを制御する制御部とを備える。
特許文献2の印刷装置では、ブランケットをブランケット胴に取り付けてからスケールを形成、あるいは、ブランケット胴に予めスケールを形成した後にブランケットを貼り付けている。また、特許文献3の印刷機では、版胴に直接、印刷パターンとスケールを形成している。
しかしながら、特許文献2はブランケット胴の周速を正確に制御すること、特許文献3は製版時における誤差をキャンセルすることを目的としており、特許文献2、3は、上述のインキング技術を用いるものではなく、グラビア印刷を用いるものである。特許文献2、3は、版の取り付け精度が低い場合を考慮するものでなく、版の取り付け精度が低い場合、版の取り付けに応じた、インクパターンの修正等がされるものではない。
画像記録部は、インクを版面に吐出するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドを支持し、かつ版胴の回転軸と平行な方向に移動させるキャリッジを有し、読取部は、キャリッジに設けられていることが好ましい。
版胴に設けられた印刷版の取り付け情報を取得する取付位置情報取得部と、取付位置情報取得部で得られた印刷版の取り付け.情報に基づき、版面に吐出するインクの吐出パターンデータを補正し、補正パターンデータを作成する補正部とを有し、画像記録部は、補正パターンデータに基づき、インクを版面に付与することが好ましい。
例えば、印刷版は、凹版であり、パターン状に形成された凹部にインクが付与される。
また、調整工程は、版胴に設けられた印刷版の取り付け情報を取得する工程と、印刷版の取り付け情報に基づき、インクジェットヘッドを回動し、かつ印刷版の送り方向と垂直な方向にインクジェットヘッドを移動させる工程とを備えることが好ましい。
なお、以下において数値範囲を示す「〜」とは両側に記載された数値を含む。例えば、εが数値β1〜数値β2とは、εの範囲は数値β1と数値β2を含む範囲であり、数学記号で示せばβ1≦ε≦β2である。
図1に示すように印刷装置10は、印刷装置本体12と、記憶部14と、調整ユニット16と、制御部18とを有する。
印刷装置本体12は、印刷法により、基板31に予め定められたパターンを形成するものである。印刷装置本体12については後に詳細に説明する。
また、記憶部14には、後に詳細に説明するが、インクジェットヘッド40から吐出するインクの吐出パターンデータおよび吐出タイミングデータ、ならびにインクの吐出パターンデータを印刷版25の取り付け状態に応じて補正した補正パターンデータ、吐出タイミングデータを印刷版25の取り付け状態に応じて補正した補正吐出タイミングデータも記憶される。
吐出タイミングデータとは、インクジェットヘッド40を用いて印刷版25のパターン領域にインクを付与する際に、印刷版25のパターン領域に、どのタイミングでインクを吐出するのかを示すデータのことである。
基準形状の情報とは、例えば、印刷版25のパターン領域に対して、インクを付与した際の理想的な状態を示す画像データである。また、印刷版25のパターン領域に対して、複数回にわたり、インクを付与する場合には、各回毎の理想的な状態を示す画像データである。例えば、パターン領域に対してインクジェット方式でインクを吐出し、ドットを形成してパターン領域にインクを付与した場合には、各回毎のインクの吐出により形成されるドットの理想的な配置を示す画像データを上述の基準形状の情報という。
また、転写後の印刷版25の版面25aの理想的な状態を示す画像データも基準形状の情報に含まれる。
記憶部14への基準形状の情報およびパターンデータの入力方法は、特に限定されるものではなく、各種のインターフェースを記憶部14に設け、記憶媒体、および有線、無線を問わないネットワークを介して入力することができる。
調整ユニット16は、信号発生部16a、調整部16b、補正部16cおよび判定部16dを有する。
信号発生部16aは、読取部47で得られた位置情報データに基づく、信号を発生させるものである。読取部47については後に説明する。
調整部16bは、信号発生部16aで得られた信号に基づき、画像記録部22のインクジェットヘッド40でのインクの吐出タイミングを調整するものである。信号発生部16aで得られた信号のことをエンコーダ信号ともいう。調整部16bにて、インクジェットヘッド40でのインクの吐出タイミングの補正吐出タイミングデータが作成される。この補正吐出タイミングデータは記憶部14に記憶される。
例えば、調整部16bによる補正吐出タイミングデータの作成は、判定部16dにおいて印刷版25の取り付け情報に基づき、印刷版25の傾き角度αを許容範囲と比較し、許容範囲外と判定されたときになされる。
例えば、補正部16cによる補正パターンデータの作成は、判定部16dにおいて印刷版25の取り付け情報に基づき、印刷版25の傾き角度αを許容範囲と比較し、許容範囲外と判定されたときになされる。
また、補正部16cは、版面観察部26で得られた、印刷版25の取り付け位置情報に基づいて、インクジェットヘッド40を回動させる回動量を算出し、記憶部14に記憶させる。制御部18にて、回動量に基づき、インクジェットヘッド40を回動させてインクを吐出させる。
判定部16dは、印刷版25の取り付け位置情報に基づき、印刷版25の傾き角度αを許容範囲と比較し、許容範囲にあるかを判定するものである。判定結果に応じた判定情報を制御部18に出力するものである。印刷版25の傾き角度αについては後に説明する。
判定部16dは、後述する印刷装置本体12の版面観察部26で得られた、特定のパターンに対してインクが付与された印刷版25の版面25aの情報と、記憶部14で記憶された特定のパターンに対してインクが付与された印刷版25の版面25aの基準となる基準形状の情報とを比較し、基準形状に対して予め定められた範囲にあるかを判定するものである。判定結果に応じた判定情報を制御部18に出力するものである。
また、制御部18は、調整ユニット16で得られた各結果に応じて各部を制御する。制御部18により、例えば、調整ユニット16で吐出パターンデータの補正パターンデータが作成された場合、その補正パターンデータに基づいてインクをインクジェットヘッド40から吐出させる。
調整部16bにて、インクジェットヘッド40でのインクの吐出タイミングの補正吐出タイミングデータが作成される。
印刷装置本体12は、印刷を清浄な雰囲気でするためにケーシング20の内部20aに各部が設けられている。ケーシング20の内部20aを予め定められた清浄度となるように、フィルタ(図示せず)および空調設備(図示せず)が設けられている。
印刷装置本体12は、画像記録部22と、版胴24と、版面観察部26と、ステージ30と、乾燥部32と、イオナイザー33と、クリーニング部34と、メンテナンス部36とを有する。
版胴24の表面24aの周囲を囲むようにして、画像記録部22、版面観察部26、乾燥部32、イオナイザー33およびクリーニング部34が設けられている。クリーニング部34は版胴24の表面24aに接して設けられている。
なお、印刷された基板31では、インクの特性に応じて、例えば、熱、光等によりインクが焼成される。熱、光を用いたインクの焼成で利用される公知のものが適宜利用可能である。基板31に対するインクの焼成は、ケーシング20の内部20aでなされても、外部でなされてもよい。
画像記録部22は、印刷版25の版面25aにインクを付与するものであり、画像記録部22により、版面25aに予め定められたパターンでインクが付与される。なお、画像記録部22の画像記録方式は特に限定されるものではなく、例えば、インクジェット方式が用いられる。
回転軸24bには、例えば、版胴24を回転させるためのモータ(図示せず)がギア(図示せず)等を介して設けられている。また、ギアを介さないダイレクトドライブモータを設けることもできる。モータは制御部18にて制御される。また、回転軸24bには回転と回転量を検出するローターリーエンコーダ(図示せず)が設けられている。ローターリーエンコーダは制御部18に接続されており、制御部18で版胴24の回転量が検出される。
なお、印刷版25にフイルムを使った場合には圧胴を用いて、フイルムを圧胴に固定して版胴24に密着させて転写する構成としてもよい。
版面観察部26は、インク転写前後の印刷版25の版面25aの情報を取得することができれば、その構成は特に限定されるものではない。印刷版25は矩形状のものが多いため、ラインセンサとライン状の照明を用いることが好ましい。この場合、版面25aの情報として、版面撮像データが得られる。この版面撮像データが、調整ユニット16の判定部16dにて上述のように基準形状の情報と比較されて判定される。
版面観察部26は、制御部18に接続されており、版面観察部26での印刷版25の版面25aの情報の取得のタイミングは制御部18で制御され、取得された印刷版25の版面25aの情報は記憶部14に記憶される。
また、印刷版25の版面25aの情報の取得は、走査毎に行うことで、着弾位置ずれ、サテライトおよび吐出滴量変化による膜厚むらを検出することが可能となる。例えば、膜厚と光学特性のとの関係を予め測定しておき、記憶部14に記憶しておくことにより、上述の関係と検出された光学特性とを比較することで膜厚を推定することができる。
絶縁体等の透明インクの場合には、干渉縞で膜厚を判断することが可能である。膜厚と干渉縞との関係を予め測定しておくことで膜厚を推定できる。半導体等結晶性のあるインクの場合には、偏光フィルタを設けて、色で膜厚を推定することもできる。この場合も、予め膜厚と色との関係を測定しておくことで、膜厚を推定することができる。
ステージ30は、まず、ケーシング20の外部から搬送された基板31が載置される開始位置Psに待機する。次に、ステージ30は、版胴24の下方の印刷位置Ppに移動される。次に、印刷後、ステージ30は印刷済みの基板31を載せた状態で終了位置Peに移動され、その後、基板31はケーシング20の外部に取り出される。ステージ30は、終了位置Peから開始位置Psに移動されて、基板31が搬入されるまでの間、待機する。
なお、自然乾燥にて印刷版25の版面25aのインクを乾燥できる場合、乾燥部32を必ずしも設ける必要がない。
なお、イオナイザー33には、静電気除電器を用いることができ、例えば、コロナ放電方式、およびイオン生成方式のものを用いることができる。また、イオナイザー33は、乾燥部32のY方向における下流側に設けたが、画像記録部22により記録される前に、印刷版25の版面25aの静電気を除電することができれば、イオナイザー33を設ける位置は特に限定されるものではない。
図2は、本発明の実施形態の印刷装置の画像記録部を示す模式図である。
画像記録部22に、インクジェット方式を用いたものを例にして説明する。
図2に示すように、画像記録部22は、インクジェットヘッド40と、アライメントカメラ42と、レーザ変位計44と、読取部47と、回動部49とを有し、これらはキャリッジ46に設けられている。このキャリッジ46はリニアモータ48により、版胴24の回転軸24bと平行な方向、すなわち、X方向に移動可能であり、インクジェットヘッド40はキャリッジ46によりX方向へ移動可能である。
アライメントカメラ42は、アライメントマークA〜Dを検出することができれば、その構成は特に限定されるものではない。
アライメントマークA、Bの位置情報により、Y方向におけるインクの吐出開始位置(インキング開始位置)、X方向の印刷版の拡縮および印刷版の傾き角度θの情報を得ることができる。アライメントマークA、Cの位置情報により、X方向におけるインクの吐出開始位置(インキング開始位置)およびY方向の印刷版の拡縮の情報を得ることができる。アライメントマークA〜Dの位置情報により、例えば、印刷版の台形歪みの情報、すなわち、台形変形の情報を得ることができる。
印刷版25は、アライメントマークAとアライメントマークCを通る線Laが上述のY方向に平行であることが理想的である。しかし、印刷版25を版胴24に取り付ける際に、印刷版25が版胴24に対して、わずかであるが傾いてしまう。アライメントマークA〜Dの位置情報により、版胴24上での印刷版25の取り付け情報、例えば、版胴24のY方向に対する印刷版25の傾き等の情報を得ることができる。
また、パターンデータについてのX方向の拡大縮小、Y方向の拡大縮小、傾き、および台形補正は、公知補正方法を用いることができる。
なお、アライメントマークは、少なくとも3つあればよく、X方向の印刷版の拡縮、印刷版の傾き角度θおよびY方向の印刷版の拡縮の情報を得ることができる。アライメントマークが4つあれば、印刷版25の台形歪みの情報も得ることができるため、4つあることが好ましい。さらには、アライメントマークA〜Dの内側にも複数のアライメントマークを設けることにより、非線形の補正を行うことができる。この場合、アライメントマークを用いた補正も公知補正方法を用いることができる。
補正の具体例としては、版胴24の回転軸24bから印刷版25の版面25aまでの距離変動を精密に測定して、その結果に基づいて、転写時の版胴24および基板31の移動相対速度を変化させることが挙げられる。
上述の補正の具体例以外に、例えば、版胴24または環境の温度を測定して、予め作成した版胴24の回転軸24bと印刷版25の版面25aまでの距離と温度との関係のテーブルに基づいて、転写時の版胴24および基板31の移動相対速度を変化させることが挙げられる。
上述の補正の具体例により、版膨潤または版胴径の変化があっても精度よく印刷が可能となる。なお、転写するときに、版側と基板側の送り速度に差を設けると転写パターンの送り方向の寸法が変化することが知られている。
また、レーザ変位計44は、印刷版25の版面25a迄の距離を測定することで、版胴径+版厚の変化を測定することができる。これをY方向の拡大縮小に利用することができる。例えば、版胴24の直径または印刷版25の膜厚が、温度変化により変化するとアライメントマークAとアライメントマークCの間の長さが変化する。この長さの変化をパターンデータの補正に利用することができる。
読取部47は、スケール27を読み取ることができれば、その構成は、特に限定されるものではない。スケール27が光学的に読み取り可能なものであれば、読取部47には、例えば、スケール27を光学的に読み取るものが用いられる。読取部47には、例えば、レニショー社製およびハイデンハイン社製のものを利用することができる。より具体的には、スケール27に応じて、レニショー社製のRG2、TONiC(登録商標)、SiGNUM(登録商標)のリニアエンコーダ用走査ヘッドを用いることができる。また、ハイデンハイン社製のAK LIDA 48 、AK LIDA 47、LIP 4x1 A、LIP 4x1 Rのリニアエンコーダ用走査ヘッドを用いることができる。
読取部47を設ける位置は、スケール27を読み取ることができれば、特に限定されるものではない。しかし、インクジェットヘッド40と印刷版25の相対位置が振動によってずれても、読取部47がキャリッジ46にあることでその影響がなくなるため、読取部47はインクジェットヘッド40とともにキャリッジに搭載することが望ましい。
千鳥配置を適用することで、ノズル41を高密度に配置させることができる。なお、ノズル41を配置する列数は、特に限定されるものではなく、一列でも二列でも、それ以上でもよい。また、ノズル41は、マトリクス状に配置してもよい。
インクジェットヘッド40の構成は、特に限定されるものではなく、例えば、図4に示す構成でもよい。図4に示すインクジェットヘッド40は、X方向に、複数のヘッドモジュール40aが接続されている。この場合、複数のヘッドモジュール40a一列につなぎ合わせた構成に限定されるものではなく、複数のヘッドモジュール40aを千鳥状につなぎ合わせた構成でもよい。
図4に示すインクジェットヘッド40では、吐出制御部43によりヘッドモジュール40a毎に吐出波形を調整することが可能である。また、ヘッドモジュール40a毎に吐出制御部43を設ければ、吐出制御部43毎に吐出波形を調整することが可能である。
図5は、本発明の実施形態の印刷装置のインク供給機構を示す模式図である。
図5に示すように、画像記録部22において、インクジェットヘッド40は、2つのサブタンク50、58が、それぞれ配管50c、58cを介して接続されている。配管50cには脱気ユニット51が設けられている。脱気ユニット51はインクジェットヘッド40に供給されるインクを脱気するものであり、公知のものを適宜利用することができる。
水位センサ50aは、インクの水位を計測することができれば、その構成は特に限定されるものではなく、公知のものを適宜利用することができる。
温度調整ユニット50bは、インクの温度を調整するものである。これにより、インクの温度を調整することができる。インクの温度としては、例えば、15℃〜30℃程度であることが好ましい。温度調整ユニット50bは、インクの温度を調整することができれば、その構成は特に限定されるものではなく、公知のものを適宜用いることができる。
水位センサ58aは、水位センサ50aと同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。温度調整ユニット58bも温度調整ユニット50bと同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
圧力センサ64bにより、サブタンク50とサブタンク58の圧力を測定することができる。圧力センサ64bによるサブタンク50とサブタンク58の各圧力の測定結果を用いることで、インクジェットヘッド40のメニスカス負圧および循環量を制御することができる。
インクタンク52には温度調整ユニット52aが設けられている。温度調整ユニット52aは温度調整ユニット50bと同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
また、インクタンク52には、例えば、窒素ガスを充填したボンベ62cが配管62dを介して接続されている。これにより、インクタンク52内に窒素ガスが充填される。
洗浄液ボトル54には温度調整ユニット54aが設けられている。温度調整ユニット54aは温度調整ユニット50bと同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
また、洗浄液ボトル54には、例えば、窒素ガスを充填したボンベ62cが配管62dを介して接続されている。これにより、洗浄液ボトル54内に窒素ガスが充填される。
なお、温度調整ユニット52aでインクの温度を調整することができるが、インクの温度は、サブタンク50のインクの温度>インクタンク52のインクの温度であることが好ましい。
インク52bとしては、インクジェット用のナノメタルインクを利用することができる。具体的には、ULVAC製Agナノメタルインク(Ag1teH(型番)、L−Ag1TeH(型番))、およびAuナノメタルインク(シクロドデセン溶媒)インクジェットタイプを利用することができる。
図6は、本発明の実施形態の印刷装置に用いられる印刷版の一例を示す模式図であり、図7は、本発明の実施形態の印刷装置に用いられる印刷版の一例を示す模式的断面図であり、図8は、スケールの構成を示す模式的断面図であり、図9は、スケールの他の例を示す模式図である。
図6に示すように、例えば、印刷版25は、アライメントマークA〜Dが、それぞれ四隅に設けられており、吐出確認エリアT、印刷エリアG11、G12、スピットエリアG、印刷エリアG21、G22、スピットエリアG、印刷エリアG31、G32が形成されている。さらに、吐出確認エリアT、印刷エリアG11、G12、G21、G22、G31、G32、スピットエリアGの両側にスケール27が形成されている。なお、スケール27は、アライメントマークAとアライメントマークCを通る直線Laと平行な方向に形成されている。スケール27は、吐出確認エリアT、印刷エリアG11、G12、G21、G22、G31、G32、スピットエリアGの少なくとも片側に1つ形成されていればよい。
スピットエリアGは、インクジェットヘッド40により、通常の吐出動作で、インクを吐出し、吐出確認に利用される領域である。
印刷エリアG11〜G31、G12〜G32の前に、吐出確認のための領域、吐出確認エリアTおよびスピットエリアGを設けることで、印刷エリアG11〜G31、G12〜G32へのインクの吐出を確実にすることができる。
印刷版25としては、樹脂、金属、ガラス等材料は限定されないが、樹脂版を用いると弾性があり、また印圧を下げることができるのでガラス等の脆性材料に印刷することが容易になる。印刷版25としては、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、ネオプレンゴム、ハイバロンゴム、ウレタンゴムなどの種種のエラストマが使用できるが、離型性のよいPDMS(ポリジメチルシロキサン)等のシリコーンゴム、およびフッ素ゴム等が望ましい。PDMS(ポリジメチルシロキサン)等を用いることで転写性が向上して、転写後、印刷版25にインクが残ることが抑制されて、印刷版25の洗浄なしでも連続印刷が可能となる。これにより、印刷効率を向上させることができる。
なお、印刷版25は予め定められたパターン状に凹部25bが形成されたものを用いるが、凹部25bは、公知の方法で形成される。例えば、印刷版25は、一般的な手法で形成され、例えば、フォトリソグラフィー、インプリント、オフセット印刷版およびフレキソ印刷版と同様の手法を用いて形成される。
例えば、スケール27は、印刷版25の印刷パターンの形成と同時に形成される。
印刷版25は、上述のように、一般的な手法で形成される。また、上述の特開2005−81726号公報に記載の手法を用いることで、スケール27を凹凸で構成することに加えて親液性と撥液性を有するものを形成することもできる。
また、画像記録部22でインキングを行い、スケール27の凹部29aまたは凸部29bにインクを付着させることでコントラストを向上させ、スケール27の読み取り精度を向上させることもできる。
また、傾斜したスケール27b、27cについては、その傾き角度およびピッチ等は記憶部14に予め記憶させておく。
図10に示すように、インクジェットヘッド40に対して、回転ローラ70が配置されている。この回転ローラ70は、回転軸70aを有し、回転軸70aを中心に回転する。回転ローラ70には、その周面70bに、インクジェットヘッド40の洗浄のためのウェブ72が巻きかけられている。このウェブ72は、インクジェットヘッド40のインク52bを取り除くことができれば、特に限定されるものではない。例えば、洗浄部74により洗浄液74aを、インクジェットヘッド40に直接、塗布または噴射して、回転ローラ70を回転させてウェブ72をインクジェットヘッド40に接触させてインク52bを取り除く。また、ウェブ72に洗浄部74により洗浄液74aを噴射して、回転ローラ70を回転させてウェブ72をインクジェットヘッド40に接触させてインク52bを取り除いてもよい。
ウェブ72には、例えば、KBセーレン社製、サヴィーナ(登録商標)、東レ社製、トレシー(登録商標)、および帝人社製、ナノフロント(登録商標)、ミクロスター(登録商標)等のワイピングクロスを用いることができる。
なお、ゴムブレードまたはインクジェットヘッド40に洗浄液を付与して、インクをふき取るようにしてもよい。インクをふき取る時には、サブタンク50、58内の圧力を印刷時の圧力と別に設定することもできる。インク、インクジェットヘッド40またはワイプの条件によって最適な圧力を設定することが好ましい。
なお、ウェブに洗浄液を事前に含ませて、インクをふき取ること、およびインクジェットヘッド40に洗浄液を付与して、インクをふき取ることのうち、少なくとも一方をしてもよい。インクをふき取る時にはサブタンク50、58内の圧力を印刷時の圧力と別に設定することもできる。インク、インクジェットヘッド40またはワイプの条件によって最適な圧力を設定することが好ましい。
ここで、パージとは、インクジェットヘッド40をインク受け77上に配置し、この状態でサブタンク50の圧力を正圧にして、ノズル41からインクを押し出すことである。インク受け77は、キャップ、ワイプ部と共有することもできる。
図11に示すように、メンテナンス部36では、インクジェットヘッド40から吐出されたインク液滴45を観察する吐出観察部76と、インクジェットヘッド40のノズル41(図3参照)を、ノズル41が形成された面側から観察するノズル観察部78とを有する。インク液滴45を受けるインク受け77がインクジェットヘッド40に対向して設けられている。
撮像部76bには、例えば、カメラレンズを備えたカメラを用いることができる。カメラレンズとしては、例えば、光学倍率0.5〜10倍、ワーキングディスタンスが30mm以上のカメラレンズが用いられる。カメラとしては、例えば、100万画素程度以上のモノクロCMOS、CCDを備えるカメラが用いられる。なお、吐出観察部76では、吐出されたインク液滴45の影を観察するためカラーである必要性はない。
撮像部78aには、例えば、100万画素程度以上のCMOS、CCDを備えるカメラが用いられ、カラー、およびモノクロのいずれも用いることができる。
レンズ78bとしては、例えば、光学倍率0.5〜10倍のカメラレンズが用いられる。カメラレンズには、インクが付着する可能性があるため、カメラレンズには取り替え、またはクリーニングが容易な保護フィルタを設けることが望ましい。
撮像部78aとレンズ78bとは一体でも別体でもよい。一体の場合、例えば、カメラレンズを備えたカメラを用いることができる。
光源78cには、例えば、LED光源を利用することができ、同軸照明またはリング照明等を用いることができる。
図12は、本発明の実施形態の印刷装置で形成される薄膜トランジスタの一例を示す模式図である。
図12に示す薄膜トランジスタ80(以下、TFT80という)は、ゲート電極82と、ゲート絶縁層(図示せず)と、ソース電極86aと、ドレイン電極86bと、半導体層(図示せず)と、保護層(図示せず)とを有する。
TFT80においては、ゲート電極82を覆うように、ゲート絶縁層(図示せず)が形成されている。このゲート絶縁層上にチャネル領域84として予め設定された隙間をあけて、ソース電極86aとドレイン電極86bとが形成されている。チャネル領域84上に活性層として機能する半導体層(図示せず)が形成されている。半導体層、ソース電極86aおよびドレイン電極86bを覆う保護層(図示せず)が形成されている。
印刷版25を版胴24に取り付けたときに傾きが生じてしまう。このためスケール27も傾き、印刷版25へのインキングパターンもこの傾きに合わせた調整が必要である。
なお、印刷装置10における印刷版25の傾き補正について、図13、図14および図15を用いて第1の例、第2の例について説明するが、傾き補正の方法は、以下に示すものに限定されるものではない。印刷装置10では印刷版25の傾き補正は、図13に示すもの、ならびに図14および図15に示すもののうち、少なくとも一方を用いればよい。印刷装置10の構成としても、図13に示すもの、ならびに図14および図15に示すもののうち、いずれか傾き補正するための構成部を有していればよい。
ここで、図13は、本発明の実施形態の印刷装置の傾き補正の第1の例を説明するための模式図である。図14は、本発明の実施形態の印刷装置の傾き補正の第2の例を説明するための模式図であり、図15は、図14の要部を拡大して示す模式図である。なお、図13および図14において、理想的な配置の印刷版25iは想像線で示す。理想的な配置とは、版胴24のY方向と印刷版25のアライメントマークAとアライメントマークCを通る線Laが上述のY方向に平行であることをいう。
そこで、上述のように印刷版25が角度α傾いて配置された場合、形成するパターン89のパターンデータを補正部16cにてcosα倍して補正する。インクの吐出パターンデータを補正し、補正パターンデータを作成する。この補正パターンデータを用いて、パターンを形成する。
なお、図9に示すように、複数のスケール27a〜27cを用意しておき、印刷版25の傾きに対応したスケールを選択することで、読取部47での読取長さのずれを抑制することができる。
また、この状態で、読取部47をX方向に走査しないとスケール27の読取長さがL/cosαとなり、スケール間隔はピッチp/cosαとなる。図15に示すように、キャリッジ46により読取部47をX方向に走査するとスケール27の読取長さはL・cosαとなり、スケール間隔はピッチp・cosαとなる。しかし、読取部47をX方向に走査してもスケール27の読取長さはLにならない。
また、図14に示すように、印刷版25が理想的な配置に対して角度α傾いて配置された場合、インクジェットヘッド40を回動部49(図2参照)により、角度α回動させる。そして、インクジェットヘッド40がパターン89を形成できるように、キャリッジ46をX方向に移動させる。X方向への移動量は、補正部16cにてインクジェットヘッド40の両端にあるノズル間の距離と、形成するパターン89の幅とを比較して適宜決定される。このようにしても、印刷版25の傾きを補正することができる。
なお、印刷版25の傾きについては、上述のように、許容範囲を設定しておき、許容範囲内であれば、印刷版25の傾き補正をしないようにしてもよい。
ここで、図18〜図20は、本発明の実施形態の印刷装置で形成される配線パターンの形成工程を工程順に示す模式的断面図である。図21は、転写前の印刷版の第1の例を示す模式的断面図であり、図22は、印刷版に転写後のパターンを示す模式的断面図である。図23は、転写前の印刷版の第2の例を示す模式的断面図であり、図24は、印刷版に転写後のパターンを示す模式的断面図である。図25は、転写前の印刷版の第3の例を示す模式的断面図であり、図26は、印刷版に転写後のパターンの一例を示す模式的断面図であり、図27は、印刷版に転写後のパターンの他の例を示す模式的断面図である。
なお、印刷版25でのインクの形状、および配線パターン120の形状は、例えば、コンフォーカル顕微鏡(OPTELICS H1200、レーザーテック社製)、および微細形状測定機サーフコーダ(ET4000−L、小坂研究所製)を用いて測定することができる。
版胴24から基板31に転写されて配線パターン120が形成されるため、配線パターン120は、印刷版25での形状を反転した形状になるとも考えられるが実際はそのようにはならなかった。基板31への転写のメカニズムは明確にはなっていないが、印刷版25にPDMS(ポリジメチルシロキサン)を用いているため転写時の印圧によってPDMS(ポリジメチルシロキサン)が変形して、基板とインクと印刷版(PDMS(ポリジメチルシロキサン))が密着しているためと考えられる。
このことは、転写前の印刷版上のインク形状をコントロールすることで配線パターンの断面形状を自由にコントロールすることができることを示唆している。
インクの揮発状態を変えることでコーヒーステインをコントロールすることが知られており、配線パターンの仕様に応じた形状をインク設計で可能なことを示している。また、PDMS(ポリジメチルシロキサン)は溶剤を吸収することが知られており、この吸収量を制御することでも同様の効果を得ることができる。
また、例えば、図23に示すように、印刷版25でインク52bが、その表面114が凸な場合、図24に示すように基板31の表面31aに、表面128が凸な配線パターン126が形成される。
また、例えば、図25に示すように、印刷版25でインク52bが、その表面116が凹な場合、図26に示すように基板31の表面31aに、表面132が凹な配線パターン130が形成される。
なお、表面116が凹なインク52bでは、上述の図25、図26に示しているが、図27に示す基板31の表面31a側に凹部136がある配線パターン134は形成されない。
図28は、パターンにインクが付与された状態を示す模式図であり、図29は、パターンに1回目のインクが付与された状態を示す模式図であり、図30は、パターンに2回目のインクが付与された状態を示す模式図である。図28に示すパターン90は、例えば、4回に分けてインク液滴を打滴して形成される。
図28において、符号92aは1回目のインク液滴により形成されるドットを示し、符号92bは2回目のインク液滴により形成されるドットを示し、符号92cは3回目のインク液滴により形成されるドットを示し、符号92dは4回目のインク液滴により形成されるドットを示す。
図31は、パターンに1回目のインクが付与された状態を示す模式図であり、図32は、パターンに2回目のインクが付与された状態を示す模式図である。
なお、図31、図32において、図28と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
1回目のインク液滴による打滴の後、版面観察部26で版面を撮像して版面撮像データを得て、調整ユニット16の判定部16dにて判定した結果、図31に示すように、1回目のインク液滴により形成されるドット92aにおいて、インクジェットヘッド40の不調等により、大きなドット93aが形成された場合、制御部18により、2回目のインクの打滴の際にインクジェットヘッド40からのインクの吐出量が変更される。これにより、次の2回目にインク液滴を吐出する際、図32に示すように大きなドット93aを囲んで、小さなサイズのドット94aが形成されるようにインク液滴を吐出する。これにより、適正なパターン90を形成することができる。
また、ドクタリングが不要であり、ドクタリングに伴う印刷版25の版面25aの地汚れを防止し、かつ印刷版25の耐久性も改善することができる。
図33は、本発明の実施形態の印刷方法を説明するための示す模式図である。
上述のように、版胴24を複数回回転させて、各回転毎に、インクをパターン領域内に付与する。図33において、距離は版胴24の回転量を示したものであり、距離が0は、印刷版25の初期位置を示す。
また、図33において、符号100は、インクの吐出するタイミングを示し、符号102はインクを乾燥する区間を示し、符号104は基板31に転写する区間を示す。また、符号106は、複数回印刷する場合、印刷版25の印刷の開始位置を示す。
一方、印刷版25の傾きが許容範囲から外れる場合、傾き補正をしてパターンを印刷する。このように印刷版25の傾き補正をすることで、印刷版25の取り付け精度が低い場合であっても印刷精度を向上させることができる。
逆に、印刷版25の凹部で、先のインクの打滴の際に大きなドットとなってしまった場合、インクの打滴量を少なくし、形成されるドットを小さくする。これ以外にも、予め定められたインクの打滴数よりも少なくして、打滴密度を下げる。
また、インクジェットヘッド40が冗長ノズルを有する場合には、冗長ノズルを用いることもできる。
また、例えば、X方向、Y方向ともに1200dpiの場合、1ノズルの隣接画素間距離(最小値)も21.2μmで吐出周波数の要求は低いものの、ノズル数がX方向で600dpiと比べて2倍必要となる。X方向の隣接画素間距離(最小値)は21.2μmとなりX方向着弾干渉の影響が懸念される。
一方、X方向600dpi、Y方向2400dpiの場合、ノズル数は上述のX方向1200dpiと比較して1/2となり、X方向の隣接画素間距離(最小値)は42.3μmとなりX方向着弾干渉の影響は減るものの、Y方向の隣接画素間距離(最小値)が10.6μmとなり、X方向、Y方向ともに1200dpiの場合と比較して2倍の高周波吐出が必要となる。
図34は、本発明の実施形態の印刷方法を示すフローチャートである。
最初に、インクをインクタンクに供給する(ステップS10)。ステップS10では、まず、インクタンクからサブタンクへインクを送液する。そして、サブタンクからインクジェットヘッド40にインクを供給する。
なお、インクの供給に際しては、洗浄液からインクに置換する。洗浄液を窒素ガスでインクジェットヘッド40から出した後、インクを供給することも可能であるが、窒素ガスを巻き込みやすい。このため、インクの供給は洗浄液から置換することが好ましい。
洗浄液からインクに置換に際しては、例えば、サブタンク50の洗浄液を下限まで減らす。次に、サブタンク50にインクを入れ、インクジェットヘッド40内の洗浄液をインクで押し流す。次に、サブタンク50のインクを下限まで減らす。インクジェットヘッド40内の洗浄液をインクで押し流し、サブタンク50のインクを下限まで減らすことを繰り返し行い、洗浄液をインクに置換する。
この場合、インクジェットヘッド40の位置と版位置とのアライメントを行う。まず、アライメントマークA〜Cをアライメントカメラ42で読み取り、その位置を検出する。
次に、X方向の絶対距離を求める。この場合、例えば、アライメントマークA、Bがアライメントカメラ42の視野のX方向で同じ位置になったときのキャリッジ46位置(リニアスケール読み取り値)から算出する。
次に、Y方向の絶対距離を求める。この場合、アライメントマークA、Cのアライメントマークがアライメントカメラ42の視野のY方向で同じ位置になったときのローターリーエンコーダから出力される版胴24の回転位置情報から算出する。なお、Y方向は距離ではなく角度でのアライメント調整になる。
また、アライメントマークA〜Cの位置情報から、印刷版25の版胴24に対する取り付け位置情報を得る。すなわち、どのように印刷版25が版胴24に取り付けられているかの情報を得る。そして、印刷版25の傾き角度αを求める。例えば、角度αは、X方向の距離とY方向のずれから算出することができる。
ステップS12で求めた印刷版25の傾き角度αを許容範囲と比較し、許容範囲内であれば、次の工程である吐出確認工程(ステップS16)に進む。
一方、ステップS14において、許容範囲から外れる場合、傾き補正する(ステップS22)。
ステップS22において、印刷版25の角度αに基づき、上述のように補正パターンデータを作成したり、インクの吐出タイミングを調整したり、インクジェットヘッド40を角度αに合わせて回動させる等して、印刷版25の傾き補正を行う。
この場合、テストパターンの印刷物の評価、または吐出観察にて行う。
テストパターンの印刷の印刷物の評価は、印刷した基板の目視またはスキャナでの評価で行う。また、印刷版25に吐出のみを行い、転写を行わず、印刷版25上のインクをアライメントカメラ42で観察することで実施することもできる。
印刷版25には上述のように吐出確認エリアTを設けており、そこにインクを打滴する。版胴24に吐出確認エリアTを設けて、そこにインクを打滴してもよい。
吐出確認エリアTのインクは、評価後、クリーニング部34で取り除くか、または基板31に転写して取り除く。
吐出確認と合わせて、印刷版25へ打滴したインクの着弾位置の情報を、アライメントカメラ42を用いて取得する。調整ユニット16において、着弾位置のずれを判定し、X方向、Y方向、傾き角度θについて予め定められた範囲から外れている場合には、補正パターンデータの拡大縮小、回転等を再度調整する。
パターンデータまたは補正パターンデータを吐出制御部43に送り、版胴24を回転させて、その時に、読取部47でスケール27を読み取り、スケール27の位置情報を得る(取得工程)。そして、インクジェットヘッド40からのインクの吐出タイミングを調整して(調整工程)、予め定められた吐出波形でインクを印刷版25に吐出し、インキングを行う。例えば、版胴24を4回回転させて、すなわち、4回走査してパターン領域にインクを付与する。この場合、走査1回毎にスピットを行う。スピットは、印刷版25のスピットエリアGまたは版胴24上に設けたスピットのためのスピットエリア(図示せず)で行う。
スピットのタイミングは、印刷エリアにパターン形成した後であっても、印刷版1枚毎あってもよい。また、印刷版100枚毎のようにある印刷枚数毎に、パージ、ワイプおよびスピットをメンテナンス部36で実施し、さらに吐出確認を行うようにしてもよい。
なお、インキングを行うステップS18が取得工程と調整工程に相当する。
まず、ステージ30上に基板31を載置しておき、開始位置Psにて待機する。そして、印刷版25のパターンの位置合わせのために基板31のアライメントを行う。
次に、ステージ30を搬送方向Vに移動させて基板31を版胴24の下方の印刷位置Ppに配置する。そして、版胴24を回転させ、印刷版25と基板31の表面31aとを接触させて、印刷版25のインクを基板31に転写する。そして、転写後、ステージ30を搬送方向Vに移動させて、版胴24の下方の印刷位置Ppから印刷版25を終了位置Peに移動させる。その後、パターンが形成された印刷版25をステージ30から移動させ、ケーシング20の外部に取り出す。
12 印刷装置本体
14 記憶部
16 調整ユニット
18 制御部
20 ケーシング
22 画像記録部
24 版胴
25 印刷版
26 版面観察部
30 ステージ
31 基板
32 乾燥部
34 クリーニング部
36 メンテナンス部
40 インクジェットヘッド
42 アライメントカメラ
43 吐出制御部
44 レーザ変位計
46 キャリッジ
47 読取部
48 リニアモータ
49 回動部
50、58 サブタンク
76 吐出観察部
78 ノズル観察部
A〜D アライメントマーク
G スピットエリア
T 吐出確認エリア
G11、G12、G21、G22、G31、G32 印刷エリア
Claims (8)
- 印刷版の版面に、予め定められたパターン状にインクを付与した後、前記パターン状に付与されたインクを基板に転写する印刷装置であって、
前記印刷版の前記版面にスケールが形成されており、
前記印刷版が設けられる版胴と、
前記印刷版の前記版面に前記予め定められたパターン状に前記インクをインクジェット方式にて付与する画像記録部と、
前記スケールを読み取り、前記スケールの位置情報データを得る読取部と、
前記読取部で得られた前記位置情報データに基づく、信号を発生させる信号発生部と、
前記信号発生部で得られた前記信号に基づき前記画像記録部での前記インクの吐出タイミングを調整する調整部を有し、
前記スケールは、前記版面に形成された凹部と凸部で構成されており、前記画像記録部により前記インクが前記凹部または前記凸部に付与されることを特徴とする印刷装置。 - 前記画像記録部は、前記インクを前記版面に吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを支持し、かつ前記版胴の回転軸と平行な方向に移動させるキャリッジを有し、前記読取部は、前記キャリッジに設けられている請求項1に記載の印刷装置。
- 前記版胴に設けられた前記印刷版の取り付け情報を取得する取付位置情報取得部と、
前記取付位置情報取得部で得られた前記印刷版の取り付け情報に基づき、前記版面に吐出する前記インクの吐出パターンデータを補正し、補正パターンデータを作成する補正部とを有し、
前記画像記録部は、前記補正パターンデータに基づき、前記インクを前記版面に付与する請求項1または2に記載の印刷装置。 - 前記版胴に設けられた前記印刷版の取り付け情報を取得する取付位置情報取得部と、
前記取付位置情報取得部で得られた前記印刷版の取り付け情報に基づき、前記インクジェットヘッドの回動する回動部を有し、
前記インクジェットヘッドは、前記印刷版の取り付け情報に基づき、前記回動部により回動され、かつ前記キャリッジにより前記回転軸と平行な方向に移動される請求項2に記載の印刷装置。 - 前記印刷版は凹版であり、前記画像記録部により前記予め定められたパターン状に形成された凹部に前記インクが付与される請求項1〜4のいずれか1項に記載の印刷装置。
- 版胴に設けられた印刷版の版面に、予め定められたパターン状にインクを付与した後、前記パターン状に付与されたインクを基板に転写する印刷方法であって、
前記印刷版の前記版面にスケールが形成されており、
前記スケールを読み取り、前記スケールの位置情報データを得る取得工程と、
前記位置情報データに基づいた信号を発生させ、前記予め定められたパターン状に前記インクをインクジェット方式にて付与する際の前記インクの吐出タイミングを前記信号に基づいて調整する調整工程と、
前記調整工程で調整された吐出タイミングにて、前記印刷版の版面にインクを付与する付与工程とを有し、
前記スケールは、前記版面に形成された凹部と凸部で構成されており、前記インクが前記凹部または前記凸部に付与されることを特徴とする印刷方法。 - 前記調整工程は、
前記版胴に設けられた前記印刷版の取り付け情報を取得する工程と、
前記印刷版の取り付け情報に基づき、前記版面に吐出する前記インクの吐出パターンデータを補正し、補正パターンデータを作成する工程とを備え、
前記付与工程は、前記補正パターンデータに基づき、前記印刷版の前記版面に前記インクを付与する工程を備える請求項6項に記載の印刷方法。 - 前記調整工程は、
前記版胴に設けられた前記印刷版の取り付け情報を取得する工程と、
前記印刷版の取り付け情報に基づき、前記インクジェットヘッドを回動し、かつ前記印刷版の送り方向と垂直な方向に前記インクジェットヘッドを移動させる工程とを備える請求項6に記載の印刷方法。
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