JPH01123792A - 金属像転写方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は印刷方法に係り、特に、抵抗性リボンから金属
を転写させて金属像あるいは金属パターンを形成するよ
うなプリント回路ボード及びオフセット原版の製造方法
に関する。

Ｂ、従来の技術 抵抗性リボンの材料を熱的に転写する印刷方法及び電子
的腐食即ち放電式印刷方法が両方とも、コンピュータの
端末装置や、タイプライタに使われる型式において、特
に高い分解能と、良質の印刷を与えるということは、こ
の分野では公知である。抵抗性リボンの熱転写印刷は、
薄いリボンが使われる熱転写印刷の型式である。その抵
抗性リボンは、一般に、支持層と、受容媒体（紙など）
に接触される可溶性のインキの層と、電気的な抵抗性を
持つ材料の層とを含んで３層、または４層で構成されて
いる。既知の改良型においては、別個の支持層を必要と
しないように、抵抗性の層を支持層となるのに十分な厚
さにしている。また、必要に応じて、薄い電気的な導電
層が、電流の帰路として与えられる。

溶融しうるインキ層から受容体（紙等）へインキを転写
するために、インキ層は受容体の表面に接触される。ま
た、抵抗性リボンは電源に接続されており、プリントさ
れるべき受容体の面と反対の点に位置する薄いプリント
用電極針と選択的に接触する。薄いプリント用電極針を
通じて電流が印加されたとき、電流は抵抗性層を流れて
、抵抗による局部的な加熱が生じ、この熱により、溶融
可能なインキ層中の少量のインキを溶融する。この溶融
したインキは、印刷を行うために、受容体へ転写される
。抵抗性リボンによる熱転写印刷は、米国特許第３７４
４６１１号、同第４０９８１１７号、同第４４００１０
０号、同第４４９１４３１号、及び同第４４９１４３２
号に記載されている。

抵抗性リボンに使用される材料はこの分野では広く知ら
れている材料である。例えば、抵抗性層は、通常、炭素
、即ちポリカーボネートのような黒鉛を混合したポリマ
が使われる。電流帰還用の薄い層は、アルミニウムのよ
うな金属である。熱により溶融するインキは、染料を含
んだ種々の樹脂で構成され、通常は、約１００°Ｃで溶
融する。

ｒＱＵＩ　ＥＴＷＲＩＴＥＲ（商標）」の名称で１８Ｍ
社から市販している現在のプリンタでは、約２０乃至３
０ミリアンペアの電流が使われている。

また、放電印刷も、公知技術であって、米国特許第２９
８３２２１号、同第３７８６５１８号、同第３８６１９
５２号、同第４３３９７５８号及び同第４０８６８５３
号などに記載されている。

放電印刷は直接オフセット原版及び直接陰画を作成する
のに適した技術として知られている。一般に、放電記録
媒体は支持層及び薄い導電層とがら成っている。支持層
は例えば紙、Ｍｙｌａｒ　　（商標）等のポリエステル
であり、薄い導電層はＡ１のような金属である。印刷す
るためには、薄いＡ２層部分が電気アークによって除去
されることになる。

このため、印刷ヘッドは複数のスタイラス（針）を含ん
でおり、このスタイラスは典型的には直径０．３から０
．５ミル（約０．　ＯＯ７６から約０．０１３ｍａｄ）
のタングステンのワイヤである。この印刷ヘッドは放電
媒体上を横切り、この間、スタイラスの先端と薄いＡｊ
２層との間の良好な電気的接触が保たれるようになって
いる。一定の領域を印刷しようとするときには、パルス
が適正な時間だけ適当なスタイ、ラスに印加され、スク
イラスとＡＩＮとの間にアークが生じる。このアークは
例えば蒸発のような分解によって／ｌの局所的な除去を
生じさせるのに十分な高温である。

実用的な放電媒体は支持基板と薄いＡｆ層との間に基礎
層を必要とし、また、薄いＡｆＮの上には表面層（オー
バーレイヤー）を必要とする。基礎層と表面層はアーク
が印加されない部分のＡ１層が崩されるのを防止するた
めに用いられ、また、ヘッドの摩耗と汚れを低減させる
。典型的には基礎層は例えば架橋した繊維素結合剤中の
シリカのような適当な結合剤中に埋め込まれた硬質粒子
を含む硬質層であり、表面層は例えば繊維素中のグラフ
ァイトのよう固体潤滑剤を含むポリマーから成る滑らか
保護用表面層である。

放電媒体の種々の層の性質によって、直接オフセット原
版及び直接陰画を形成することができる。

例えば、直接陰画は透明なポリマー支持層及びこの支持
層上に直接堆積された薄いＡ１層によって形成できる。

放電書込みを行うとＡ１層がパターン化される。ＡＩ！
、層は光を反射するが基板は透明であるので、放電書込
みによって陰画形成に必要な光年透明領域及び光透明領
域が形成される。放電書込みされた陰画はオフセット・
リソグラフィで用いられるような原版を作るのに用いら
れる版作製機械に用いられ得る。原版は放電書込みされ
た陰画を用いた接触印刷によ゛って作製される。

直接印刷原版は処理を簡単化するために、放電技法によ
って行われ、これにより、通常のオフセット・リングラ
フ印刷所で、マスク・プレート、即ち印刷原版が作られ
る。そのような構成において、放電記録媒体の代表例は
、支持層と、疎水性の基礎層と、Ａ１層と、必要であれ
ば表面層とで構成されている。Ａ１層が放電破壊され、
そして表面層が除去されたとき、Ａ１層の領域（非書き
込み領域）と、基礎層（書き込み層）の領域が露光され
る。Ａｆ層は親水性だから、Ａ２を有する非書き込み領
域は水で濡れるが、有機質のインキをはじく。疎水性の
基礎層で構成されている記録媒体の書き込み領域は、水
ははじくが、有機質のインキは付着する。印刷される情
報は、水と、インキの表面親和性の条件に従って、印刷
原版上に良好に描かれるので、直接印刷原版が作られる
。

不所望の領域のＡ２層の崩れの問題が無ければ、基板−
Ａ２層の組合せそれ自身が、直接印刷原版及び直接陰画
のアプリケーションに使うことが出来る。直接陰画に対
して、透明なポリマのシート、代表的にはポリエステル
を、基板として使用することが出来る。Ａ２は光を反射
するのに反して、ポリマのシー鼾は透明なので、直接陰
画を得ることが出来る。また、Ａｌは親水性であり、ポ
リエステルは疎水性なので、理論的には、直接印刷原版
も作ることが出来る。

従来、放電破壊は、リソグラフ用印刷原版を作るのに用
いられるが、感光性原版を作るために幾つもの化学的処
理を用いて、通常の印刷原版を作ったときは、実用的な
寿命は長くない。

印刷回路ボードの作製には絶縁基板上に導電金属パター
ンを形成する必要がある。これについては既に種々の方
法が知られている。しかし、これらの既知の方法はレジ
スト及び金属のエツチングを用いている。即ち、後の段
階で溶媒により除去しなければならないフォトレジスト
によってレジスト及び金属のエッチすべきでない領域を
被覆しなければならない。従って、金属パターンを得る
までには多数の工程を必要とする。

総じて、従来技術には、エネルギー作用（放電作用）を
用い且つ商業的には入手可能な装置を用いた処理に適し
た機器を用いての、オフセット原版あるいは印刷回路ボ
ードを形成する方法は示されていない。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は基板上に金属像を転写する新しい方法を
提供することである。

本発明の目的は印刷回路ボード製造の全工程中において
絶縁基板上に金属パターンを転写する新しい方法を提供
することである。

本発明の目的は放電処理の必要やフォトレジスト−金属
堆積処理の必要のないような、金属パターンを有する原
版や印刷回路ボードを形成する新しい方法を提供するこ
とである。

本発明の目的は低いレベルの電気的エネルギーが用いら
れて受容体への金属の転写が効果的に行なわれるような
新しい方法を提供することである。

本発明の目的は工夫された抵抗性リボン熱転写物質及び
処理の利用を通じて優れた解像度の金属像転写方法を提
供することである。

本発明の目的は抵抗性リボン転写印刷装置を用いること
ができるような新しい金属像転写方法を提供することで
ある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明は熱軟化性、即ち、熱溶融性あるいは熱解性の受
容体基板に金属像を転写する方法であって、この転写方
法は、抵抗性リボンの抵抗性層に接触するように配置さ
れた複数スタイラスを有する記録ヘッド中の選択された
スタイラス中に電流パルスを印加して熱転写を行う。本
発明は抵抗性層及び金属層を利用するが、受容体基板に
対する前記抵抗性層の親和性は前記受容体基板に対する
前記金属層の親和性よりも太き（なっている。このため
、前記受容体基板に接触する金属層の領域中に十分な抵
抗熱を与えて受容体基板を軟化させるような電流が印加
された所の金属層が受容体基板上に転写される。

一実施例では受容体基板は印刷回路絶縁ボードである。

他の実施例では受容体基板は親水性で溶融性のポリマー
で被覆された金属板であり、前記ポリマーの上には抵抗
性リボンからの抵抗層が転写され、オフセット印刷用の
原版プレートが形成される。

他の実施例では受容体基板は熱溶融性の親水性のポリマ
ーが被覆された金属板であり、前記ポリマーの上には抵
抗性リボンからの金属が転写され、オフセット印刷用の
原版プレートが形成される。

他の実施例では受容体基板は高温接着剤で被覆される。

他の実施例では転写される金属像は２種の金属を含む２
重層である。

Ｅ、実施例 本発明においては、抵抗性リボン印刷あるいは放電印刷
にて用いられるような複数スタイラス印刷ヘッドが用い
られ、前記スタイラスを用いて熱的金属転写媒体の抵抗
性層中に局部的に電流が流される。

第１図において、金属転写媒体１０は金属層１４と抵抗
性層１１とから成っている。電流を抵抗性層１６に通じ
させ、それによって抵抗性層１６を加熱し、今度は抵抗
性層１６が金属層１４を局部的に加熱するようにするた
めに、抵抗性リボン印刷用あるいは放電印刷用の多数ス
タイラス印刷ヘッドが用いられる。このような印刷ヘッ
ドは既知であり、複数の印刷用スタイラス１８及び大型
接点（接地）電極２０を有している。印刷用スタイラス
１８の選択されたスタイラス１８に電流が与えられると
、図中、矢印２２で表わされる電流が抵抗性層１６及び
金属導電層１４を通じて流れて矢印２４で表わされるよ
うに接地電極２０へ戻る。印刷用スタイラス１８の近傍
の抵抗性層１６の領域中の電流密度が十分に高ければ、
激しい抵抗熱が発生し、抵抗性層１６の小領域２６が十
分な熱を隣接する金属Ｊｉｉ１４の小頭域３６へ伝達し
、この小頭域３６で生じる熱が、第２図に示されるよう
に、小頭域３６に接触する軟化性受容層の小頭域３０に
伝えられ、小頭域３０が溶融されあるいは十分に軟化さ
れ、小頭域３０は金属層１４の小頭域３６を引張り取る
ことになる。約２０から約５０ｍＡ、好ましくは約２０
から約３５ｍＡの電流密度が適している。電流パルスの
間隔は約１から約１００　ｍ５ｅｃ、である。

第２図において、受容体シート４０は基板３４を有し、
基板３４は軟化性で金属に対する親和性の高い材料から
成る連続金属受容層３２を保持している。小領域２６を
温めるスタイラスに十分に電流が通じられる間あるいは
その直後に表面３２は金属７１１４に接触するように運
び込まれ、金属層１４に接触する小領域３０の温度が十
分に高くなって小頭域３０の軟化あるいは溶融が生じ、
金属層１４中の領域３６が受容層３２の上に転写されて
像をその上に形成する。

抵抗性層１６の抵抗値は抵抗性印刷リボン中の抵抗性層
の抵抗値と同程度であり、典型的には約２００から約１
２００オーム／平方ミリである。

抵抗性層１６の厚さはその組成に依存する。というのは
、抵抗性層１６は単に熱伝達手段として機能するだけで
なく、自己保持機能及び金属層１４の担持機能をも有さ
なければならないからである。

こうして、抵抗性層１６は内部的な結合の緊密さを含む
十分な物理的完全性を有するように選択され、抵抗性リ
ボン印刷機械に取付は可能なように連続リボン状に形成
される。更に、抵抗性層はその上に金属層が形成される
ことに伴う物理的及び化学的に過酷な条件に対しても耐
えられるものでなければならない。この種の抵抗性層は
既に知られている。従来技術は内部支持機構のない抵抗
性印刷リボンを教示しているが、リボンを導電粒子が導
入されたポリマーから形成することができる。

例えば、リボンをポリカーボネート、ポリエーテルイミ
ド、ポリイミド、ポリエステル、及び、これらにカーボ
ン、グラファイト、ニッケル粉末、グラファイト被覆さ
れたニッケル、雲母被覆されたらツケル等の導電性粒子
を約１５から約４０重量％導入したポリマーから形成で
きる。概して、約１０から約３０マイクロメータの厚さ
の抵抗性層は柔軟なリボンにとって物理的な完全性を十
分に備え、標準的な抵抗性印刷機器用カートリッジに用
いられ得るものである。

金属層は通常の方法を用いて抵抗性層の上に形成できる
。真空蒸着のような蒸着、スパッタリング、無電解めっ
き、金属電気めっきはポリマー（抵抗性層）基板上に薄
い層を形成するために用いることのできる方法の例であ
る。用いられ得る金属はニッケル、銅、金、アルミニウ
ム、クロム等である。金属層の厚さは通常は約３００か
ら約１０００人の範囲であるが、他の厚さであってもよ
い。金属層をポリマー層（抵抗層）上に形成する方法は
既に良く知られているので詳しくは述べない。

受容体基板は、前記抵抗性層で発生される高温で溶融あ
るいは軟化されることによって抵抗性層上の金属の厚さ
の全部あるいは一部に対して大きな親和力を有すること
になる表面を有している。

好ましい受容体基板は種々の厚さのポリエステル（Ｄｕ
ｐｏｎｔ社の商標名“マイラー”は入手可能なポリエス
テル・フィルムである。）のようなポリマー・フィルム
である。その他の好ましい受容体基板は熱溶融性ポリマ
ーの薄い層で被覆されたアルミニウム板や亜鉛板のよう
な金属板である。

抵抗性リボンの加熱された金属層に接触する位置に置か
れたときに軟化する受容体層としても用いられるような
ポリマー支持層を選択することも可能である。例えば、
簡単な実験によって、マイラーの支持層が抵抗性支持層
上に形成された薄いアルミニウム層によって加熱されて
軟化され、マイラーの支持層の上に特に接着層を設けな
くともアルミニウムがマイラーの表面に接着されること
が確認された。加熱された金属層と抵抗性層との間の接
着力と加熱された金属層と受容体との間の接着力とを比
較して金属層が受容体シートに有効に接着され得るか否
かを実験から決定することができる。高温接着性は良く
知られており、例えば、フルオロカーボン・ポリマー、
ポリビニル・ブチラル、ポリアミド等を基本とする材料
が人手可能であり、これらを受容シートの表面層とする
ことができる。このような方法は゛、ポリイミド・シー
トやエポキシ・シートのような転写金属によって達成さ
れる温度では通常軟化されないようなポリマーから受容
シートが形成されるときに特に有用である。ポリマーが
受容層として用いられる場合、ポリマーが受容体支持層
である必要はなく、他のポリマー、金属、セラミック等
を支持層として、これらの上にポリマーを形成してもよ
い。

オフセット印刷の需要は益々増大しており、そのシェア
は毎年伸びている。市場における多くのオフセット板は
りソグラフィ製法を用いており、この製法では像領域は
金属（アルミニウムあるいは亜鉛）の基板上の光架橋さ
れたポリマーである。

像領域を形成するポリマーはオフセット・プレスにおい
て機械的及び化学的摩耗にさらされるので、印刷の質は
使用とともに低下する。ここで述べている抵抗性リボン
を用いてオフセット板を製造する方法はこの問題を解決
する。というのは、この場合の像領域は金属であり、オ
フセット・リソグラフィで現在用いられているポリマー
よりも遥かに遅い速度でしか摩耗されないからである６
例を挙げると、第２図において抵抗性層１６がポリカー
ボネートから形成され、金属層１４は薄い銅層であり、
受容体基板３４はアルミニウム板であり、このアルミニ
ウム板は薄い層３２としてのポリビニルメチルエーテル
・マレイン酸の薄い層で被覆されている。銅の像が次に
約２から約３マイクロメータの厚さまで無電解めっきさ
れる。板が次にオフセット印刷装置に取付けられ、非像
領域の親水性被覆層が容器中の溶液で洗い落され、金属
基板が露出する。原版は幾千もの数の刷を作るのに用い
ることができ、最初の刷りから終りの刷りまで像の質は
低減しない。受容体に用いる熱軟化性の親水性ポリマー
層の更に別の例は水酸化エチル・セルロース、ハイドロ
キシプロピル・セルロース及びポリビニルピロリドンで
ある。

他の実施例において、薄い転写用金属層は２以上の金属
層から形成され、例えば、第１金属層上に第２金属層が
堆積された２重層等である。例えば、第１金属層として
の銅層が真空蒸着によって抵抗性層の上に形成され、そ
の後にクロム層がスパッタリングあるいは真空蒸着によ
って形成される。クロム層を加えることによりポリエス
テル受容体層の銅の像に対する接着力が非常に増大する
。、パ他の２重層の例はアルミニウムの非常に薄い層が
真空蒸着によって抵抗性層の上に形成され、その後、銅
の薄い層が同様の蒸着技術を用いてアルミニウム層の上
に形成される。転写が実行されるとき、基板への金属の
転写は非常に鮮明に行なわれ、この場合、アルミニウム
の非常に薄い層を有する銅の像が基板に転写される。ア
ルミニウムは塩基溶液によって取り除かれ、銅が残され
て印刷回路ボードの製造に利用される。この場合の受容
体はカプトン（商標）あるいはアラミド繊維ペーパー（
ｌメツクス・・・商標）のような絶縁材料である。

転写する銅の像は非常に薄いので（約２００から約１０
００人）、通常の無電解めっき法を利用して約５から約
２０マイクロメータの厚さにしてもよい。

他の実施例では、抵抗性層と金属層との間の界面部に誘
電体が形成され、転写工程中の界面部の温度が増すよう
になっている。この目的のため、薄い（約５０から約２
００人）誘電体層が受容体層あるいは例えばフッ化グラ
ファイトのようなフッ化化合物のような誘電体の上に被
覆されてもよく、それらは乾燥して表面に移動し、抵抗
性層中に直接的に取り入れられる。薄い誘導体層の例は
酸化アルミニウムである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法の一実施例（こ用いられる金
属熱転写媒体及びスタイラスを拡大して示す断面図、 第２図は前記実施例において抵抗性リボンに受容体が隣
接している状態を示す断面図である。 １０・・・・・・金属熱転写媒体（抵抗性リボン）、１
４・・・・・・金属層、１６・・・・・・抵抗性層、１
８・・・・・・スタイラス、２０・・・・・・接地用電
極、３２・・・・・・軟化可能な受容体層、３４・・・
・・・受容体基板、４０・・・・・・受容体。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人　　弁理士　　山　　本　　仁　　朗（外１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　熱軟化性の受容体層に金属で像を形成する金属像転写
   方法であって、抵抗性層とその上の薄い金属層から成る
   金属熱転写用媒体の前記抵抗性層にスタイラスを接触さ
   せ、前記スタイラスに電流を与えてスタイラスに接触す
   る前記抵抗性層に局部的に高い電流密度を与えることに
   より前記抵抗性層に隣接する前記金属層の領域を抵抗加
   熱し、抵抗加熱された前記金属層に前記熱軟化性の受容
   体層を接触させて前記金属層の厚さの少なくとも一部を
   前記受容体層に転写する、金属像転写方法。