JPWO2017164032A1 - 印刷版および印刷方法ならびに印刷版の製造方法 - Google Patents

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Abstract

高精細な印刷ができ、しかも印刷インクの使用効率が高い、印刷版および印刷方法を提供する。画像部と非画像部とを有する印刷版である。印刷版は画像部が凹部であり、かつシリコーンゴムを含む層で構成され、非画像部が凸部であり、かつシリコーンゴムを含む層の表面に設けられたフッ素化合物を含む層で構成されている。印刷版は画像部の表面と非画像部の表面との高低差が0.1μm超10μm以下である画線部と、画線部以外の非画線部とを有する。印刷方法は印刷版の画像部に印刷インクを付与するインク付与工程と、画像部に付与された印刷インクを基板に転写する転写工程とを有する。印刷版の製造方法はシリコーンゴムを含む第1の層上の、非画像部となる領域にシリコーンゴムを含む第2の層を形成し、シリコーンゴムを含む層を得る工程とシリコーンゴムを含む第2の層の表面にフッ素化合物を含む層を形成する工程とを有する。

Description

本発明は、配線パターン等の形成に用いられる印刷版、およびこの印刷版を用いた印刷方法ならびに印刷版の製造方法に関し、特に、高精細なパターンの形成に利用可能な印刷版、およびこの印刷版を用いた印刷方法ならびに印刷版の製造方法に関する。
現在、印刷は、文字および写真のみならず、配線基板等の形成にも利用されている。機能性材料をインク化して用い、印刷技術によって電子デバイスを製造する試みは、メタル配線形成のみならず受動素子およびアクティブ電子素子の新しい形成法として期待されている。印刷エレクトロニクス技術と呼ばれる技術分野は、常圧かつ比較的低温のプロセスであるため、低エネルギー、かつ簡便に電子デバイスの製造が可能であるとされており、注目が集まっている。
特許文献1には、印刷用の基材上に形成された凹状の画線部と非画線部とを備え、非画線部に対し画線部が窪んだ印刷用凹版が記載されている。特許文献1では、画線部と非画線部とが基材の主表面上に形成されている。画線部は溶媒保持層と樹脂層とを有し、樹脂層は基材の主表面に対向する対向面を有する。溶媒保持層は基材と樹脂層との間に配置されている。溶媒保持層は樹脂層の対向面と面接触する、接触面を有する。画線部の凹部内表面に溶媒保持層と樹脂層とが順に積層している。非画線部は基材上に金属膜が積層されて形成されている。なお、画線部は印刷時に被印刷物へインクが転写される部分である。非画線部は印刷時に被印刷物へインクが転写されない部分である。
特許文献2には、液状状態の転写材料を転写用凹版に充填して転写材料が硬化または固化してから引き剥がして被転写体側に転写材料からなる所望の物体を形成する凹版転写法で使用する転写用凹版が記載されている。版面の表面層の少なくとも一部分が臨界表面張力の低い物質よりなるもの、または臨界表面張力を低下させる作用を有する物質が偏析してなるものである。
臨界表面張力の低い物質がフッ素樹脂分またはシリコーン樹脂分を含むブロック共重合体またはグラフト共重合体であり、かつ感光硬化性を付与することが可能である。
臨界表面張力を低下させる作用を有する物質がシリコーン樹脂系添加剤またはフッ素樹脂系添加剤であり、版面の表面層の物質が析出してなる部分は、この部分を構成する材料が液状状態時であるときの硬化性材料にシリコーン樹脂系添加剤またはフッ素樹脂系添加剤を添加し、表面層として形成されて加熱処理を行った後に硬化したものである。
特許文献3には、版基材に、画線部に対応する凹部と非画線部に対応する土手部とからなる版パターンが設けられている凹版が記載されている。土手部が弾性変形可能であり、かつ土手部の上面の一部または全部が、インキを反発する撥インキ材料からなる。特許文献3では、直刷りにより、ガラス基板のような硬い基板に画像を形成する。
特開2011−11374号公報 特開2007-164070号公報 特開2005-305670号公報
特許文献1は、非画線部は金属膜で形成されており、表面が金属である。また、凹部内の樹脂層がシリコーンゴムで形成されており、凹部の表層はシリコーンゴムである。
特許文献2は、非画線部の表面が撥液性ではなく、印刷方法も版面全面にインクを塗布してなされる。特許文献3は、非画線部の表面がシリコーンであり、フッ素系材料ではない。
特許文献1〜3のいずれの凹版も、上述の構成から非画線部の撥液性が十分ではなく、画線部、すなわち、凹部からインクが溢れるという問題点がある。これにより、高精細なパターンを形成することができない。
本発明の目的は、前述の従来技術に基づく問題点を解消し、高精細なパターンの形成ができる印刷版および印刷方法ならびに印刷版の製造方法を提供することにある。
上述の目的を達成するために、本発明は、画像部と非画像部とを有する印刷版であって、画像部が凹部であり、かつシリコーンゴムを含む層で構成され、非画像部が凸部であり、かつシリコーンゴムを含む層の表面に設けられたフッ素化合物を含む層で構成されており、画像部の表面と非画像部の表面との高低差が0.1μm超10μm以下であることを特徴とする印刷版を提供するものである。
印刷インクに対して、画像部の前進接触角よりも、非画像部の後退接触角の方が大きいことが好ましい。
印刷インクは溶剤を含み、画像部の溶剤の吸収速度は、非画像部の溶剤の吸収速度よりも速いことが好ましい。
印刷インクの粘度が1mPa・s以上30mPa・s以下であることが好ましい。
また、電子デバイスの製造に用いられることが好ましく、配線パターンまたは電極の形成に用いられることが好ましい。
本発明は、画像部と非画像部とを有する印刷版を用いた印刷方法であって、画像部が凹部であり、かつシリコーンゴムを含む層で構成され、非画像部が凸部であり、かつシリコーンゴムを含む層の表面に設けられたフッ素化合物を含む層で構成されており、画像部の表面と非画像部の表面との高低差が0.1μm超10μm以下であり、画像部に印刷インクを付与するインク付与工程と、画像部に付与された印刷インクを基板に転写する転写工程とを有することを特徴とする印刷方法を提供するものである。
インク付与工程は、インクジェット法で印刷インクを画像部に付与することが好ましい。インク付与工程は、画像部に対する印刷インクの付与量を変えることが好ましい。
本発明は、画像部と非画像部とを有し、画像部が凹部であり、かつシリコーンゴムを含む層で構成され、非画像部が凸部であり、かつシリコーンゴムを含む層の表面に設けられたフッ素化合物を含む層で構成されており、画像部の表面と非画像部の表面との高低差が0.1μm超10μm以下である印刷版の製造方法であって、シリコーンゴムを含む第1の層上の、非画像部となる領域に、シリコーンゴムを含む第2の層を形成し、シリコーンゴムを含む層を得る工程と、シリコーンゴムを含む第2の層の表面に、フッ素化合物を含む層を形成する工程とを有することを特徴とする印刷版の製造方法を提供するものである。
本発明は、画像部と非画像部とを有し、画像部が凹部であり、かつシリコーンゴムを含む層で構成され、非画像部が凸部であり、かつシリコーンゴムを含む層の表面に設けられたフッ素化合物を含む層で構成されており、画像部の表面と非画像部の表面との高低差が0.1μm超10μm以下である印刷版の製造方法であって、シリコーンゴムを含む層上に、フッ素化合物を含む層を形成する工程と、画像部となる領域のフッ素化合物を含む層と、画像部となる領域のシリコーンゴムを含む層を除去する工程とを有することを特徴とする印刷版の製造方法を提供するものである。
本発明は、画像部と非画像部とを有し、画像部が凹部であり、かつシリコーンゴムを含む層で構成され、非画像部が凸部であり、かつシリコーンゴムを含む層の表面に設けられたフッ素化合物を含む層で構成されており、画像部の表面と非画像部の表面との高低差が0.1μm超10μm以下である印刷版の製造方法であって、シリコーンゴムを含む層上に、フッ素系界面活性剤およびシリコーン樹脂を含む層を形成する工程と、画像部となる領域の、フッ素系界面活性剤およびシリコーン樹脂を含む層を除去する工程とを有することを特徴とする印刷版の製造方法を提供するものである。
本発明は、画像部と非画像部とを有し、画像部が凹部であり、かつシリコーンゴムを含む層で構成され、非画像部が凸部であり、かつシリコーンゴムを含む層の表面に設けられたフッ素化合物を含む層で構成されており、画像部の表面と非画像部の表面との高低差が0.1μm超10μm以下である印刷版の製造方法であって、印刷版の凹部を形成するための凸状のパターンを有する支持体上に、シリコーンゴムを含む層を形成する工程と、支持体から、シリコーンゴムを含む層を剥離する工程と、シリコーンゴムを含む層の、非画像部となる領域の表面に、フッ素化合物を含む層を形成する工程とを有することを特徴とする印刷版の製造方法を提供するものである。
本発明の印刷版によれば、高精細なパターンの形成ができる。また、印刷方法では、高精細なパターンの形成ができる。
印刷版の製造方法では、高精細なパターンの形成ができる印刷版を得ることができる。
本発明の実施形態の印刷版の印刷に用いられる印刷装置の一例を示す模式図である。 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。 インクジェットヘッドのノズルの配置を示す平面図である。 インクジェットヘッドのノズルの配置の他の例を示す平面図である。 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。 本発明の実施形態の印刷版を示す模式的平面図である。 本発明の実施形態の印刷版の一例を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版を他の例を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の印刷パターンの一例を示す模式的平面図である。 本発明の実施形態の印刷版を用いて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。 本発明の実施形態の印刷版の第1の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第1の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第1の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第1の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第1の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第2の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第2の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第3の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第3の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第3の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第3の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第4の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第4の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第4の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第4の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第5の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第5の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第5の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第5の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第6の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第6の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第6の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第6の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第6の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第7の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第7の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第7の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第7の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第7の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第8の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第8の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第8の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第9の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第9の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第9の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第9の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第9の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第9の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第10の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第10の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第10の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第10の例の製造工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷版の第10の例の製造工程を示す模式的断面図である。 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。 本発明の実施形態の印刷方法の工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷方法の工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷方法の工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷方法の工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷方法の他の例の工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷方法の他の例の工程を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態の印刷方法の他の例の工程を示す模式的断面図である。 実施例1の印刷結果を示す模式図である。 実施例1の印刷結果の断面形状を示す模式図である。 実施例1の第1のインキング結果を示す模式図である。 実施例1の第2のインキング結果を示す模式図である。 実施例1の第1のインキングによる印刷結果を示す模式図である。 実施例1の第2のインキングによる印刷結果を示す模式図である。 実施例1の第3のインキング結果を示す模式図である。 比較例1のインキング結果を示す模式図である。 サンプル1〜5の飛行時間型二次イオン質量分析法による測定結果を示すグラフである。 サンプル1〜5の飛行時間型二次イオン質量分析法による測定結果を示すグラフである。
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の印刷版および印刷方法を詳細に説明する。
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α1〜数値β1とは、εの範囲は数値α1と数値β1を含む範囲であり、数学記号で示せばα1≦ε≦β1である。
角度を表す「平行」、「垂直」および「直交」、ならびに特定の角度については、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。また、「全面」等の範囲を示すものについては、1技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。
まず、印刷版の印刷に用いられる印刷装置について説明する。
図1は、本発明の実施形態の印刷版の印刷に用いられる印刷装置の一例を示す模式図である。
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、判定処理部16と、制御部18とを有する。
印刷装置本体12は、印刷版25を用いて、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。
記憶部14は、印刷装置10で利用される各種の情報が記憶されるものである。記憶部14には、特定のパターンに対して印刷インクが付与された印刷版25の版面25cの基準となる基準形状の情報が記憶される。
基準形状の情報とは、例えば、印刷版25の画像部25aで構成されるパターン形成領域に対して、印刷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のパターン形成領域に対して、複数回にわたり、印刷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、パターン形成領域に対してインクジェット方式で印刷インクを吐出し、ドットを形成してパターン形成領域に印刷インクを付与した場合には、各回毎の印刷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25c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。
また、記憶部14には、印刷しようとするパターンのパターンデータが記憶されるが、このパターンデータは、外部から適宜入力される。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、ならびに有線および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。
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から吐出する印刷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、ならびに印刷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も記憶される。
印刷インクの吐出パターンデータとは、インクジェットヘッド40を用いて印刷インクを印刷版25のパターン領域に付与する際の吐出パターンを示すデータのことである。
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のパターン領域に印刷インクを付与する際に、印刷版25のパターン領域に、どのタイミングで印刷インクを吐出するのかを示すデータのことである。
判定処理部16は、版胴24に設けられた印刷版25の取り付け情報の取得に利用されるものである。判定処理部16では、後述するアライメントカメラ42で得られたアライメントマークの位置情報を用いて、アライメントマークA〜Dの位置を特定するものである。これにより、版胴24に設けられた印刷版25の取り付け情報を取得することができる。
判定処理部16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の傾き角度については後に説明する。
判定処理部16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印刷インクが付与された印刷版25の版面25c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印刷インクが付与された印刷版25の版面25c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、判定処理部16では、予め定められた範囲から外れる場合、外れた箇所等の特定もするものである。例えば、パターン領域に対してはみ出して印刷インクが付与された場合には、印刷インクのはみ出した部分を特定する。また、判定処理部16では、インクジェット方式でパターン領域に対して印刷インクを付与する場合には、印刷インクにより形成されるドットの位置のずれ、ドットが抜けた領域等を特定することができる。これにより、後述するように制御部18で特定された箇所に応じて印刷インクの吐出量等を調整する。
アライメントカメラ42で得られた印刷版25の取り付け情報に基づき、印刷版25が理想的な配置の印刷版に対し、傾き角度β、傾いて配置された場合、判定処理部16は、印刷インクの吐出パターンデータを傾き角度βに応じて、cosβ倍し、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は記憶部14に記憶される。
例えば、判定処理部16による補正パターンデータの作成は、印刷版25の取り付け情報に基づき、印刷版25の傾き角度β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、判定処理部16は、上述の版面観察部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を回動させて印刷インクを吐出させる。
制御部18は、印刷装置本体12、記憶部14および判定処理部16に接続されており、印刷装置本体12、記憶部14および判定処理部16の各要素を制御するものである。さらに、制御部18は、判定処理部16での判定結果に応じて各部を制御する。
また、制御部18は、例えば、判定処理部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印刷インクをインクジェットヘッド40から吐出させる。
次に、印刷装置本体12について説明する。
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。
ステージ30上に基板31が配置されており、ステージ30が版胴24の下方の印刷位置Ppに配置された状態で版胴24が回転すると印刷版25と、基板31の表面31aとが接するように配置されている。これにより、基板31の表面31aに印刷版25の版面25cに予め定められたパターン状に付与された印刷インクが転写される。版胴24とステージ30で転写部39が構成される。
なお、印刷された基板31では、印刷インクの特性に応じて、例えば、熱、光等により印刷インクが焼成される。熱、光を用いた印刷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に対する印刷インクの焼成は、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。
印刷装置10では、版胴24に設けた印刷版25のパターン形成領域に印刷インクを付与するが、この印刷インクの付与は1回で完了させてもよく、また複数回にわたって印刷インクを付与してもよい。複数回にわたって印刷インクを付与する場合、印刷インクを付与する回数分、版胴24を回転させる。例えば、4回に分けて印刷インクを付与する場合、版胴24を4回回転させる。印刷インクを付与することをインキングという。また、複数回のうち、印刷インクを1回行うことを走査するともいう。
以下、印刷装置本体12の各部について説明する。
画像記録部22は、印刷版25の版面25cの予め定められたパターン形成領域に印刷インクを付与するものであり、画像記録部22により、版面25cに予め定められたパターンで印刷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。
版胴24は、回転軸24bを中心にして、一方向、例えば、Y方向に回転可能なものである。Y方向が回転方向である。Y方向のことを送り方向ともいう。また、版胴24は、印刷版25を保持した状態で回転させて、予め定められたパターン状に付与された印刷版25の版面25cの印刷インクを基板31の表面31aに転写するためのものである。
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。
転写される基板31は、特に限定されるものではないが、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PET(ポリエチレンテレフタレート)およびPC(ポリカーボネート)等のフイルム基板、ガラスエポキシ基板、セラミック基板、ならびにガラス基板を用いることができる。これ以外にも、電子デバイスに利用される基板の材質のものを適宜利用可能である。転写方法としては、ガラス基板等のリジッド基板では、上述のようにステージ30上に基板31を固定して版胴24に密着させることで転写できる。
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、画像記録部22よりも版胴24のY方向の下流側に配置されている。版面観察部26は、印刷インクが付与された印刷版25の版面25cの情報を取得するものである。また、版面観察部26は、基板31に印刷インクが転写された後の印刷版25の版面25cの情報も取得するものである。
版面観察部26は、印刷インク転写前後の印刷版25の版面25c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25c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、判定処理部16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。
ラインセンサは、例えば、モノクロCMOS(相補型金属酸化膜半導体)センサ、CCD(電荷結合素子)センサを用いることができる。なお、ラインセンサは、吐出された印刷インク液滴の陰影を観察するためカラーセンサーでなくてもよい。また、ラインセンサの前にレンズ、および各種のフィルタ等を設けてもよい。ライン状の照明としては、例えば、LED(発光ダイオード)を一直線状に並べたものを用いることができる。
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25c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25cの情報は記憶部14に記憶される。
印刷インクに絶縁体等の透明インクを用いた場合、肉眼による識別が困難であるが、光源、ラインセンサ前に偏光フィルタを設けること、2箇所以上から照明を行う等により、ラインセンサによる印刷インクの識別性を改善することができる。
また、印刷版25の版面25c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。
また、印刷インクに銀ナノインクを用いた場合、銀ナノインクでは、乾燥とともに銀光沢が発現して、色または反射率が変化する。膜厚が薄いと乾燥が早く、厚いと乾燥が遅いため、検出までの予め定められた時間における膜厚と色、膜厚と反射率との関係を、予め計測しておくことで、膜厚を推定できる。
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印刷インクの場合には、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、基板31を載置し、搬送方向Vに移動して、基板31を予め定められた位置に搬送するものである。ステージ30には搬送機構(図示せず)が設けられている。この搬送機構は、制御部18に接続されており、制御部18にて搬送機構が制御されてステージ30が搬送方向Vに移動されて、ステージ30の位置が変えられる。
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。
乾燥部32は、印刷版25の版面25cの印刷インクを乾燥させるものである。印刷インクを乾燥させることができれば、乾燥方法は、特に限定されるものではなく、例えば、ファンによる温風、冷風の吹き付け、赤外線ヒーターによる加熱、高周波の照射、およびマイクロ波照射等が挙げられる。
なお、自然乾燥にて印刷版25の版面25cの印刷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、印刷インクの乾燥の程度は、特に限定されるものではなく、完全に乾燥する前の状態である半乾燥状態でもよい。
半乾燥状態とは、塗布前の印刷インクの溶媒の一部が外部に消散した状態のことである。
なお、印刷を行う上で好ましい半乾燥状態とは、下記の1〜3の要件を満たす状態のことである。
1、印刷時(印刷版25から基板31へ印刷インクを転写する時)に版面25cの印刷インクが受ける応力によって、印刷インクが水平方向に変形しない、すなわち印刷によってパターン形状の劣化がおこらない程度の弾性を有するまで乾燥が進んでいて、かつ、
2、印刷時に印刷インクの泣き別れ(転写後に、印刷版25の版面25cと基板31の両方に印刷インクが残ってしまう状態)が発生しない程度に印刷インクの凝集力が上昇するまで乾燥が進んでいて、かつ、
3、印刷時に印刷インクの転写不良(転写後に、印刷版25の版面25cから基板31に印刷インクが移行しないこと)が発生しない程度であること、すなわち印刷版25の版面25cと印刷インクの付着力が、基板31と印刷インクの付着力よりも大きくなってしまうまで過度に乾燥が進んでいない状態のことである。
イオナイザー33は、印刷版25の版面25cの静電気を除電するものである。イオナイザー33により、印刷版25の版面25cの静電気が除去され、印刷版25の版面25cにゴミ、埃等の異物の付着が抑制される。また、印刷版25の版面25cが帯電している場合、印刷インクが曲がることがあるが、この印刷インクの曲がりを防止することができ、インクジェット吐出精度が向上する。
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25c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。
クリーニング部34は、版胴24および印刷版25に付着した印刷インクを除去するものである。クリーニング部34は、版胴24および印刷版25に付着した印刷インクを除去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。例えば、ローラを版胴24に押し付け、ローラに印刷インクを転写させて、転写された印刷インクを拭き取る構成である。
メンテナンス部36は、画像記録部22の吐出特性等が予め定められた性能を発揮するかを調べる。メンテナンス部36は、予め定められた性能を発揮するようノズルのワイプ等をするところである。メンテナンス部36は、版胴24から離れた位置に設けられている。画像記録部22は、例えば、ガイドレール(図示せず)を介してメンテナンス部36に移送される。メンテナンス部36については後に詳細に説明する。
以下、画像記録部22について詳細に説明する。
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、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。キャリッジ46の位置はリニアモータ48に設けられたリニアスケール(図示せず)の読み取り値から算出することができる。
インクジェットヘッド40はインク付与部であり、インクジェットヘッド40にはインクの吐出を制御するための吐出制御部43が設けられている。吐出制御部43で印刷インクの吐出波形が調整される。吐出制御部43は制御部18に接続されている。吐出制御部43では、例えば、ユーザーインターフェースを通して、ユーザーが吐出電圧または吐出波形を調整することが可能である。なお、後述するように印刷インクの温度が調整された状態で吐出される。
アライメントカメラ42、レーザ変位計44も制御部18に接続されている。キャリッジ46にはZ方向に移動させるための駆動部(図示せず)が設けられており、この駆動部は制御部18に接続されており、制御部18によりキャリッジ46のZ方向の移動が制御される。ここで、Z方向とは、版胴24の表面24aに垂直な方向である。
アライメントカメラ42は、印刷インクの吐出位置、印刷インクの吐出タイミング、パターンデータの補正をするためのアライメントマークの位置情報を得るためのものである。
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。
アライメントカメラ42により、アライメントマークA〜Dが撮像されて、その撮像データが記憶部14に記憶され、判定処理部16でアライメントマークA〜Dの位置が特定される。アライメントカメラ42と判定処理部16は、版胴24に設けられた印刷版25の取り付け情報を取得する取付位置情報取得部として機能する。
アライメントマークA、Bの位置情報により、Y方向における印刷インクの吐出開始位置、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方向における印刷インクの吐出開始位置および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。印刷インクの吐出開始位置のことをインキング開始位置という。
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(図6参照)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。
上述の得られた各種の情報により、印刷インクの吐出開始位置、インクジェットヘッド40の位置および印刷インクの吐出タイミングを補正する。なお、これらの補正には、いずれもインクジェットによる印刷インクの打滴の公知補正方法を用いることができる。
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。
レーザ変位計44は、インクジェットヘッド40と印刷版25の版面25cとの距離を測定するものである。印刷インクによる版膨潤または温度等による版胴径+版厚の変化により、アライメントマークAとアライメントマークCとのY方向における距離、すなわち、AC長が変化する。ここで、インクジェットヘッド40の印刷インクは、ローターリーエンコーダのタイミングで吐出するため版胴径の変化を受けず版の長さの変化に対応するが、基板31に転写したとき長さが変化してしまう。
上述のAC長の変化があっても基板31上の印刷パターンの長さを一定にする目的で、このレーザ変位計44により、版胴径+版厚の変化を測定する。測定した結果に基づいて補正を行う。
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25c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25c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。
レーザ変位計44については、インクジェットヘッド40と印刷版25の版面25cとの距離を測定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。
また、レーザ変位計44は、印刷版25の版面25c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。
上述のようにアライメントカメラ42、レーザ変位計44を用いることで、アライメント精度を高くすることができる。印刷装置10では、後述するように薄膜トランジスタの形成に利用される。薄膜トランジスタでは、10μm程度のずれでも、設計した特性とは異なる特性になってしまう。複数の薄膜トランジスタを形成する場合、10μm程度のずれがあっても特性がばらつくことになり、例えば、電子ペーパーに用いた場合、高い性能が得られないことになるが、このような特性のバラつきを抑制することができる。
回動部49は、インクジェットヘッド40を版胴24の表面24aに垂直な線を中心として回動させるものである。回動部49により、印刷版25の傾きにインクジェットヘッド40の向きを合わせることができる。
インクジェットヘッド40の印刷インクを吐出させる方式は、特に限定されるものではなく、圧電素子のたわみ変形、ずり変形、縦振動等を利用して液体を吐出させる圧電方式、ヒーターによって液室内の液体を加熱して、膜沸騰現象を利用して液体を吐出させるサーマル方式、静電気力を利用する静電方式等、各種方式を用いることができる。
インクジェットヘッド40の具体的な構成としては、図3に示すように、印刷版25の全幅に対応する長さにわたって、複数のノズル41が、X方向に沿ってY方向の位置を交互に変えて配置されている。
X方向に沿ってY方向の位置を交互に変えて配置することで、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のノズル41がX方向に沿ってY方向の位置を交互に変わる配置となるように複数のヘッドモジュール40aを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。
画像記録部22においては、印刷インク52bの付与はインクジェットヘッド40に限定されるものではなく、ブレードコート法、バーコート法、スプレーコート法、ディップコート法、スピンコート法、スリットコート法、およびキャピラリーコート法等の公知の方法を適宜用いることができる。この中でも、インク膜厚を制御する必要がある場合にはインクジェット法が好適である。この中でも、印刷版25へのインキングをインクジェット法、およびキャピラリーコート法等の非接触のインキング方法とすることで、印刷版25の耐久性が向上する。インクジェット法を用いた場合には、印刷インクは粘度が1mPa・s以上20mPa・s以下の範囲であることが好ましく、キャピラリーコート法を用いた場合には、印刷インクは粘度が1mPa・s以上30mPa・s以下の範囲であることが好ましい。また、インク膜厚を制御する必要がある場合にはインクジェット法が好適である。
次に、印刷装置10のインク供給機構について説明する。
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に供給される印刷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。
サブタンク50は、インクジェットヘッド40に供給する印刷インクを溜めておくものである。2つの水位センサ50aと温度調整ユニット50bとが設けられている。
水位センサ50aは、印刷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、印刷インクの温度を調整するものである。これにより、印刷インクの温度を調整することができる。印刷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、印刷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。
サブタンク58は、インクジェットヘッド40から回収された印刷インクを溜めておくものである。2つの水位センサ58aと温度調整ユニット58bとが設けられている。
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。
サブタンク58の印刷インクをサブタンク50に移動させる循環部60がある。循環部60は、サブタンク50とサブタンク58をつなぐ配管60cと、配管60cに設けられてポンプ60aとフィルタ60bを有する。ポンプ60aは、サブタンク50およびサブタンク58のインク量を調整するためのものである。ポンプ60aは、サブタンク50とサブタンク58との間で印刷インクを移動させることができれば、その構成は特に限定されるものではなく、公知のポンプを適宜利用することができる。フィルタ60bはサブタンク58からサブタンク50に移動する印刷インクが通過し、このとき、ゴミ等を除去する。
サブタンク50およびサブタンク58には、それぞれ配管64cが挿入されており、この配管64cにはポンプ64aが設けられている。また、配管64cには配管64dを介して圧力センサ64bが接続されている。なお、図示はしないが、配管64c、64dにはバルブ等が設けられている。これにより、サブタンク50、58は窒素ガスが充填される。また、窒素ガスの充填量を変えることで、サブタンク50とサブタンク58とで圧力差を生じさせて、容易に循環させることができる。
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。
サブタンク50には、インクタンク52が配管62bを介して接続されている。配管62bにはポンプ62aとフィルタ62eが設けられている。インクタンク52内には印刷インク52bが充填されている。
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。
さらには、サブタンク50には、洗浄液ボトル54が配管62bを介して接続されている。配管62bにはポンプ62aとフィルタ62eが設けられている。洗浄液ボトル54内には洗浄液54bが充填されている。
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で印刷インクの温度を調整することができるが、印刷インクの温度は、サブタンク50の印刷インクの温度>インクタンク52の印刷インクの温度であることが好ましい。
サブタンク58は、配管62fを介して廃液タンク56が接続されている。配管62fにはポンプ62aが接続されている。これにより、廃液タンク56内にサブタンク58内の印刷インク52bを廃液として移動させることができる。
印刷インク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。なお、これ以外にも各種のインクが適宜利用可能である。
次に、メンテナンス部36について詳細に説明する。
メンテナンス部36は、例えば、インクジェットヘッド40に対して、回転軸を中心に回転する回転ローラ(図示せず)が配置されている。回転ローラの周面に、インクジェットヘッド40の洗浄のためのウェブ(図示せず)が巻きかけられている。ウェブは、インクジェットヘッド40を洗浄することができれば、特に限定されるものではない。
例えば、洗浄部により洗浄液を、インクジェットヘッド40に直接、塗布または噴射して、回転ローラを回転させてウェブをインクジェットヘッドに接触させて印刷インク52bを取り除く。また、ウェブに洗浄部により洗浄液を噴射して、回転ローラを回転させてウェブをインクジェットヘッド40に接触させて印刷インク52bを取り除いてもよい。
洗浄液には、例えば、インク溶解性のある溶媒またはインク成分のうち固形分が含まれない溶液が用いられる。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には、炭化水素系の溶剤を利用することができる。炭化水素系の溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ヘキサン、テトラデカン、およびシクロドデセンを用いることができる。
ウェブには、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)、およびミクロスター(登録商標)等のワイピングクロスを用いることができる。
また、インクジェットヘッド40を洗浄するものとしては、上述のものに限定されるものではない。例えば、ゴムブレード(図示せず)を有する構成とすることもできる。インクジェットヘッド40はキャリッジ46によりX方向に移動可能であるため、これを利用して、ゴムブレードを固定してインクジェットヘッド40の長手方向に印刷インクをふき取る。また、インクジェットヘッド40を固定して、ゴムブレードを走査してワイプしてもよい。このとき、インクジェットヘッド40の長手方向と直交する短手方向に印刷インクをふき取るとゴムブレードの移動距離を短くできるメリットがあり、これ以外にも、ふき取った印刷インクが他のノズルに入る可能性が少ないメリットがある。一方、インクジェットヘッド40の長手方向と平行方向に印刷インクをふき取るとインクジェットヘッド40のX軸を共有できるメリットがある。そこで装置構成またはコストを考慮した最適の形で設計することがよい。
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、印刷インクをふき取るようにしてもよい。印刷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。印刷インク、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。
ウェブ(図示せず)を用いる場合、インクジェットヘッド40を、例えば、X方向に移動させながら、ウェブを移動させてワイプする。これによりウェブ面が常にリフレッシュされる。ウェブには、上述のウェブと同じものを用いることができる。
なお、ウェブに洗浄液を事前に含ませて、印刷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、印刷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。印刷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。印刷インク、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。
メンテナンス部36では、インクジェットヘッド40について、パージ、スピットおよびドリップ等の動作を行わせることもできる。
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(図示せず)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から印刷インクを押し出すことである。インク受けは、キャップ、ワイプ部と共有することもできる。
スピットとは、吐出動作のことである。これにより、ノズル詰まり、吐出曲がりを改善することができる。なお、スピットはパージと同様の場所で実施するが、スピット用のステーションを設けてもよい。この場合、吐出した印刷インクが舞わないように下から吸引を行うことが好ましい。スピット時は、印刷時のインクジェットヘッド40に吐出波形と比較して駆動電圧を高くするか、または専用波形を用いる。専用波形は、印刷時の吐出波形と比較してインク液滴量が多く、印刷インクの吐出速度が早くなるように設定する。
ドリップとは、上述のパージ程、印刷インクを強く押し出す回復動作ではなく、ゆっくりと印刷インクが垂れることで回復させる動作である。これにより、ノズルの詰まり、印刷インクの吐出曲がりを改善することができる。なお、ドリップもパージまたはスピットと同様の場所で実施するが、ドリップの際、サブタンク50内の圧力を印刷時の圧力よりも正圧側にすることで実施する。しかしながら、サブタンク50内の圧力は大気圧より正圧であり、かつパージ圧より低いことが好ましい。
また、メンテナンス部36では、ノズル41の乾燥防止のため、キャップ機構(図示せず)を有してもよい。キャップ機構では、ノズル41にキャップした後、ノズル41周辺を窒素ガスで満たすものである。また、洗浄液をウェブ等に浸してキャップの中に配置することでノズル41の乾燥をより防止することもできる。
また、メンテナンス部36は、インクジェットヘッド40から吐出された印刷インク52bを観察する機能を有するものであってもよい。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(図示せず)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(図示せず)とを有する。
吐出観察部およびノズル観察部は、いずれも制御部18に接続されており、これらの動作は制御部18で制御され、得られた撮像データは制御部18により、記憶部14に記憶される。制御部18でインクジェットヘッド40での印刷インクの吐出状態が、例えば、インクジェットヘッド40の吐出特性の設計値と比較されて、その比較結果が、記憶部14に記憶される。
次に、印刷版25について説明する。
図6は本発明の実施形態の印刷版を示す模式的平面図であり、図7は本発明の実施形態の印刷版の一例を示す模式的断面図であり、図8は本発明の実施形態の印刷版を他の例を示す模式的断面図である。図9は本発明の実施形態の印刷版の印刷パターンの一例を示す模式的平面図である。
図6に示すように、例えば、印刷版25には、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。
吐出確認エリアTは、インクジェットヘッド40により、テストパターン状に印刷インクが吐出される領域である。吐出確認エリアTの印刷インクは、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。
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、印刷インクを吐出し、吐出確認に利用される領域である。
印刷エリアG11、G12、G21、G22、G31、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、G12、G21、G22、G31、G32への印刷インクの吐出を確実にすることができる。
印刷エリアG11、G12、G21、G22、G31、G32に、後述のパターン形成領域と非パターン形成領域が設けられる。
図7に示す印刷版25は、画像部25aと、画像部25a以外の非画像部25bを有する。
印刷版25では、画像部25aが凹部27であり、パターン形成領域である。画像部25a、すなわち、凹部27は後述するようにシリコーンゴムを含む層で構成される。非画像部25bが凸部であり、非パターン形成領域である。非画像部25b、すなわち、凸部は後述するようにフッ素化合物を含む層で構成される。
パターン形成領域は、例えば、ゲート電極および配線等を形成するための領域である。印刷版25では、画像部25aから基板31へ印刷インクが転写され、非画像部25bからは基板31へ印刷インクが転写されない。
印刷版25は、支持材90上にシリコーンゴム層92が設けられている。このシリコーンゴム層92上に画像部25aを除いて、凹部27の隔壁となるシリコーンゴム層93が設けられている。凹部27は、シリコーンゴムを含む層であるシリコーンゴム層92とシリコーンゴム層93で構成されている。凹部27では、底面がシリコーンゴム層92の表面92aであり、凹部27の側面27bは、シリコーンゴムを含む層であるシリコーンゴム層93で構成されている。シリコーンゴム層93の厚みを変えることで、凹部27の深さを変えることできる。すなわち、印刷版25の版深を変えることができる。
なお、一般的に、版深とは印刷版25の画像部25aと非画像部25bの相対的な高さの差のことである。
また、シリコーンゴム層93で印刷版25の凸部が構成され、シリコーンゴム層93の表面93aに、フッ素化合物を含む層であるフッ素化合物層94が設けられている。フッ素化合物層94の表面94aが非画像部25bの表面となる。フッ素化合物層94は、印刷インクをはじき、印刷インクに対して撥液性を示す。
印刷版25は一般的に凹版と呼ばれるものである。印刷版25では画像部25aの表面と非画像部25bの表面との高低差δが0.1μm超10μm以下である。印刷版25の高低差δは、シリコーンゴム層92の表面92aからフッ素化合物層94の表面94aまでの距離のことである。
高低差δについては、走査電子顕微鏡を用いて印刷版25の断面画像を取得し、断面画像から高低差δを求めることができる。
フッ素化合物層94は膜厚が1nm以上100nm以下であればよく、例えば、10nm程度であることが好ましい。フッ素化合物層94は膜厚が1nm以上であれば、溶媒の吸収を防止することができる。
印刷インクの溶媒をシリコーンゴム層92、93に吸収させることで、シリコーンゴム層92、93での印刷インクはじきを防止してシリコーンゴム層92、93への印刷インク塗布を可能にする。また、フッ素化合物への印刷インクの溶媒の吸収を低減することで、フッ素化合物層94上の印刷インクのピニングを防止して、このフッ素化合物上に印刷インクが残らないようにすることができる。
印刷版25では、画像部25aが印刷インクに対して親液性で、親インク部である。非画像部25bが印刷インクに対して撥液性であり、撥インク部である。
図7に示す印刷版25では、シリコーンゴム層92とシリコーンゴム層93を設ける構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、図8に示すように、シリコーンゴム層92に凹部27を設ける構成でもよい。この場合、凹部27は側面27bを含めシリコーンゴム層92だけで構成される。シリコーンゴム層92の凸部92bの最表面92cにフッ素化合物層94が設けられる。
印刷版25では、図7および図8に示すいずれの構成でも、例えば、図9に示すように画像部25aと非画像部25bが特定のパターンで形成される。画像部25aのパターンは、例えば、ゲート電極および配線等のパターンであり、ゲート電極および配線等が形成される。
印刷版25は、例えば、電子ペーパー等に用いられる薄膜トランジスタのゲート電極、ソース電極およびドレイン電極の各種の電極の形成に用いることができる。また、印刷版25は、電子回路およびプリント配線基板の配線パターンの形成に用いることもできる。
図10は本発明の実施形態の印刷版を用いて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10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。なお、チャネル領域84のチャネル長は数μm〜数十μmオーダである。薄膜トランジスタのドレイン電流は、チャネル長の影響を受け、チャネル長のばらつきは、薄膜トンランジスタの特性のばらつきに結びつく。
なお、印刷版25は上述の図10に示すTFT80以外に、電極膜、配線膜、および絶縁膜等の各種のパターン膜の形成に用いることができる。このような各種の膜を順次積層して形成することにより、TFT80以外に、電界発光トランジスタ、有機エレクトロルミネッセンス素子、太陽電池等の電子デバイスも製造することができる。印刷版25は電子デバイスの製造に用いることもできる。
印刷版25の支持材90は、シリコーンゴム層92を支持するものであり、例えば、樹脂、金属、ガラス等で構成される。また、支持材90は1種類の材料のみで構成することに限定されるものではなく、複数の材料を組み合わせてもよい。この場合、例えば、支持材90は、アルミニウム板とポリエチレンテレフタレート材の複合材とすることもできる。印刷版25は、支持材90がない構成でもよい。
印刷版25を版胴24に巻きつける場合には、支持材90は可撓性が必要になる。このため、例えば、支持材90がポリエチレンテレフタレート(PET)材である場合、厚みは50〜200μm程度であることが望ましい。また、支持材90がアルミニウム板である場合、アルミニウム板の厚みは0.1〜1mmであることが好ましく、望ましくは0.15〜0.4mmである。
印刷版25のシリコーンゴム層92は、画像部25aを構成するものである。ここで、シリコーンゴムとは、有機シロキサンを主鎖とする、ネットワーク構造を有したゴム状の物質をいう。シリコーン樹脂には、ゴム弾性を示さないものも含まれ、例えば、オルガノシロキサンポリマーである。また、シリコーン樹脂には、上述のようにシリコーンゴムも含まれる。
印刷版25のシリコーンゴム層92は、例えば、PDMS(ポリジメチルシロキサン)で構成される。なお、以下、ポリジメチルシロキサンのことを、単にPDMSともいう。PDMS(ポリジメチルシロキサン)は転写性が高いため、転写後、印刷版25に印刷インクが残ることが抑制され、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。
シリコーンゴム層92は、例えば、紫外線硬化型のPDMS(ポリジメチルシロキサン)、または熱硬化性のPDMS(ポリジメチルシロキサン)で構成される。紫外線硬化型のPDMS(ポリジメチルシロキサン)は、製造方法に応じて、紫外光が照射された領域が硬化するタイプ、および紫外光が照射された領域が軟化するタイプのいずれも用いることができる。
シリコーンゴム層92は、より具体的には、例えば、信越シリコーン社製 紫外線硬化型液状シリコーンゴム(品名、X−34−4184−A/B)が用いられる。
シリコーンゴム層92の厚みは、シリコーンゴム層93よりも厚く、例えば、500μm程度である。
シリコーンゴム層93は、凹部27の側面27bを構成しており、上述のようにシリコーンゴム層93の厚みで、上述の高低差δを調整することができる。シリコーンゴム層93の厚みは、例えば、数μm〜10μm程度であるが、印刷版25の上述の高低差δに応じて適宜設定される。
また、シリコーンゴム層93はシリコーンゴム層92の表面92aに設けられており、シリコーンゴム層92と同じくPDMS(ポリジメチルシロキサン)で構成されてもよい。シリコーンゴム層93は、シリコーンゴム層92と別体であり、上述のように凹部27の側面27bを構成する。このため、シリコーンゴム層93はパターン形成が可能なものであることが好ましい。シリコーンゴム層93は、例えば、紫外線硬化型のPDMS(ポリジメチルシロキサン)、または熱硬化性のPDMS(ポリジメチルシロキサン)で構成される。紫外線硬化型のPDMS(ポリジメチルシロキサン)は、製造方法に応じて、紫外光が照射された領域が硬化するタイプ、および紫外光が照射された領域が軟化するタイプのいずれも用いることができる。
紫外線硬化型のPDMS(ポリジメチルシロキサン)には、例えば、信越シリコーン社製 紫外線硬化型液状シリコーンゴム(品名、X−34−4184−A/B)が用いられる。これ以外に、例えば、信越シリコーン社製 2液混合型常温硬化タイプKE106(品名)、X−32−3279(試作品番号)、およびX−32−3094−2(試作品番号)を用いることができる。
シリコーンゴム層92の厚みは、10μm以上1mm以下が好ましい。シリコーンゴム層92の厚みが10μm未満と薄すぎると印刷インクの溶媒の吸収速度が低下してしまい好ましくない。一方、シリコーンゴム層92の厚みが1mmを超えるような、厚すぎると印刷時に受ける応力によってシリコーンゴム層92の変形が大きくなり、結果的に寸法再現性およびアライメント精度が悪化するため好ましくない。なお、後述の印刷インクの溶媒の吸収速度vについては、使用する印刷インクの溶媒によって大きく変化するため、それに伴い好ましいシリコーンゴム層92の厚みの下限値も変化する。
印刷版25のフッ素化合物層94は、非画像部25bを構成するものである。
フッ素化合物層94は、後述の印刷インクに対して撥液性を発現することに加えて、シリコーンゴム層93の表面93aと高い密着性を示すことが好ましい。また印刷時における、例えば、10kPaから1MPa程度の印圧によって負荷がかかるため、その際にクラックが発生しないように脆弱性が低いことが好ましい。そのため、フッ素化合物層94は、フルオロアルキル基を主成分とする高分子であることが好ましい。シリコーンゴム層93の表面93aとフッ素化合物層94の密着が悪い場合は、中間層として接着層を導入することもできる。
フッ素化合物層94は、より具体的には、例えば、株式会社ハーベス製durasurf(登録商標)(DS−5210TH(品名))またはダイキン工業株式会社製オプツール(登録商標)DSX(品名)で構成することができる。フッ素化合物層94は、上述のように1nm以上100nm以下であることが好ましい。
なお、印刷インクに対して撥液性、印刷インクに対して親液性とは、以下に示すようにして評価することができる。
撥液性が予想される領域と親液性が予想される領域とに液滴を着滴させて、その液滴の挙動で評価を行う。着滴時の液滴量に対して液滴量が減少した領域が撥液性を有する撥インク部、液滴量が増加した領域が親液性を有する親インク部である。
なお、版作成の工程で撥液性と親液性が付与される。この場合、撥液性と親液性の評価は、撥液性の撥インク部、親液性の親インク部の境界に液滴を着滴させて、その液滴の挙動で評価を行う。着滴時の液滴量に対して液滴量が減少した領域が撥液性、液滴量が増加した領域が親液性である。
画像部25aの印刷インクの前進接触角をθA,sとし、非画像部25bの印刷インクの後退接触角をθR,fとするとき、印刷インクに対して、画像部25aの前進接触角θA,sよりも、非画像部25bの後退接触角θR,fの方が大きいことが好ましい。後退接触角θR,fと前進接触角θA,sの差が10°以上あることがより好ましい。上述の差が10°以上であれば、画像部25aと非画像部25bの、印刷インクに対する親液性と撥液性の差が明確になり、高精細なパターン形成ができる。
画像部25aの前進接触角θA,sよりも、非画像部25bの後退接触角θR,fの方が大きい場合、その境界に存在する印刷インクは撥液性の撥インク部(非画像部25b)から親液性の親インク部(画像部25a)に移動する。
理論的には、画像部25aと非画像部25bの境界にまたがった印刷インクには、非画像部25bから画像部25aの方向に、下記式に示す大きさの力Fが働く。ここで、下記式においてγは印刷インクの表面張力であり、rは液滴の接触面半径である。
F=-γπr(cosθR,f-cosθA,s
後退接触角θR,fおよび前進接触角θA,sが180°未満の場合(全ての液滴はこの条件を満たす)、θR,f>θA,sであれば、Fは正となり、液滴は画像部25a側に移動する。このほかに、印刷インクと版表面に摩擦が働くため、実際には、後退接触角θR,fと前進接触角θA,sの差が10°以上あることがより好ましい。
前進接触角と後退接触角は「傾斜法(滑落法ともいう)」、「ウィルヘルミー法」または「拡張収縮法」のいずれかで測定することができる。本発明では、「傾斜法(滑落法ともいう)」で測定した。
印刷インクが溶媒を含み、同じ溶媒に対して、画像部25aの溶媒の吸収速度は、非画像部25bの溶媒の吸収速度よりも速いことが好ましい。すなわち、画像部25aの溶媒の吸収速度をvとし、非画像部25bの溶媒の吸収速度をvとするとき、v<vであることが好ましい。これにより、印刷インク転写時に画像部25a上の印刷インクの広がりが抑制され、高精細なパターン形成が可能となる。
画像部25aの印刷インクの溶媒の吸収速度vは0.1μm/s以上であることが好ましく、より好ましくは1.0μm/s以上である。非画像部25bの印刷インクの溶媒の吸収速度vは0.1μm/s未満であることが好ましく、より好ましくは0.01μm/s未満である。
なお、上述の前進接触角と後退接触角は、印刷インクの溶媒に界面活性剤を添加することによって調整することができる。
印刷インクの溶媒の吸収速度vについて説明する。印刷インクの溶媒の吸収速度vは、まず、インクジェット法により印刷インクを画像部、非画像部に着滴させ、着滴した印刷インクの形状を真横からカメラにより撮像する。次に、着滴からの経過時間毎に撮像したインク形状の画像処理をすることで画像部、非画像部の上に残っているインク量を算出して、インク量を時間で微分することで、印刷インクの溶媒の吸収速度と蒸発速度を得る。
印刷インクの溶媒の溶媒蒸発の影響を考慮するため、Siウエハに非画像部と同等の撥液層を形成した基板を用意して、上述の画像部および非画像部と同様の実験を行い、印刷インクの溶媒の蒸発速度を算出する。なお、Siウエハであるので、溶媒吸収は無視でき、印刷インクの溶媒の蒸発のみとなる。
吸収速度と蒸発速度の合計から、Siウエハを用いて得た蒸発速度を引くことで、印刷インクの溶媒の吸収速度を得ることができる。
ここで、非画像部25bに付与するフッ素化合物の望ましい量は、上述の印刷版25のフッ素化合物層94の厚み、上述の後退接触角θR,fおよび前進接触角θA,s、ならびに上述の印刷インクの溶媒の吸収速度vを合わせて総合的に判断されるものである。しかしながら、非画像部25bに付与するフッ素化合物の望ましい量は、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS:Time-of-Flight Secondary Mass Spectrometry)より求められるフッ素化合物の量とPDMS由来の成分量の比率、すなわち、後述するように後退接触角θR,fおよび撥液性と正の相関が認められるF/Si比にて推定することができる。後に詳細に説明するようにF/Si比が1689.75以上であれば、大きな後退接触角θR,fが得られ、良好な撥液性が得られる。このため、F/Si比は1689.75以上であることが好ましい。
下記式において、[COF]は質量電荷比m/z=184.98のカウント数である。[SiH]は質量電荷比m/z=196.90のカウント数である。[Si15]は質量電荷比m/z=223.03のカウント数である。
F/Si比=[COF]/([SiH]+[Si15])
次に、印刷版25の第1の例の製造方法について説明する。
図11〜図15は、印刷版25の第1の例の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。図11〜図15において、図8に示す印刷版25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。
まず、図11に示すように、シリコーンゴムを含む第1の層としてシリコーンゴム層92が設けられた支持材90を用意する。シリコーンゴム層92は、上述の紫外線硬化型のPDMSまたは熱硬化型のPDMSで構成される。
次に、シリコーンゴム層92上に感光性PDMSを塗布して、シリコーンゴム層100を形成する。感光性PDMSは、例えば、上述の紫外線硬化型のPDMSが用いられる。シリコーンゴム層100は紫外光Lvが照射された領域が硬化する。紫外光Lvは、半導体製造装置に用いられる一般的な紫外線露光装置により得られる。紫外光Lvには、フッ素化合物等の化学結合を解離するために波長300nm以下の光を用いることが好ましい。
次に、図12に示すように、シリコーンゴム層100上にマスク110を配置する。マスク110は、クロム層110a以外は紫外光Lvを透過するものであり、紫外光Lvを透過する領域110bが非画像部25bのパターン状に形成されており、クロム層110aが画像部25aのパターン状に形成されている。
そして、マスク110上からシリコーンゴム層100に向けて紫外光Lvを照射する。紫外光Lvが照射されると、シリコーンゴム層100の照射領域100aが硬化し、照射されない未照射領域100bは硬化しない。未照射領域100bが画像部25aとなる領域である。
次に、マスク110をシリコーンゴム層100上から外す。図13に示すように、紫外光Lvの照射後のシリコーンゴム層100に対して、例えば、室温の雰囲気で、予め定められた時間保持して、ポストベークを行う。ポストベークにより、シリコーンゴム層100の硬化が促進される。
次に、ポストベーク後、例えば、トルエンを用いてシリコーンゴム層100に現像処理を施し、未照射領域100bを溶解し除去され、図14に示すように、シリコーンゴム層92の表面92aの一部を露出させて、シリコーンゴム層92の表面92a上の非画像部25bとなる領域に、シリコーンゴムを含む第2の層としてシリコーンゴム層93を形成する。
印刷版25の第1の例の製造方法において、図14に示すシリコーンゴム層92およびシリコーンゴム層93のような、画像部25aが凹部の凹版形状のシリコーンゴムを含む層を形成するには、上述の紫外線硬化型のPDMSを用いた方法に限定されるものではなく、図8に示すシリコーンゴム層92およびシリコーンゴム層92の凸部92bの形成のように、熱硬化型のPDMSを鋳型に流し込み成型する方法でもよい。用いる鋳型の材質としては、ガラス、金属、Siおよびレジスト等が挙げられる。レジストとは、ガラス基板上等でレジスト層がパターニングされたもののことである。
また、多段階の凹凸構造を有する鋳型を用いることによって、印刷版25の面内で、シリコーンゴム層93の厚み、すなわち、凹部27の深さを多段階にすることができる。この方法を用いれば、後述の印刷インクの付与量の範囲をさらに広げることができる。
次に、図15に示すように、上述のマスク110をシリコーンゴム層93上に、紫外光Lvを透過する領域110bとシリコーンゴム層93の表面93aの位置を合わせて配置し、シリコーンゴム層93の表面93aに向けて紫外光Lvを照射する。紫外光Lvが照射されたシリコーンゴム層93の表面93aに水酸基が形成され、表面93aが活性化された状態となる。次に、マスク110をシリコーンゴム層93上から外す。
次に、例えば、支持材90ごとシリコーンゴム層93をシランカップリング剤(図示せず)に浸漬させて、シリコーンゴム層93の活性化された状態の表面93aにシランカップリング処理を施す。その後、未反応のシランカップリング剤をスピンコータによって回転させて除去し、例えば、予め定められた温度および時間にて、飽和水蒸気圧環境下でシランカップリング剤を活性化された状態の表面93aに定着させる。
シランカップリング剤としては、例えば、durasurf専用プライマー剤(DS−PC−3B(型番))が用いられる。
次に、シリコーンゴム層93の表面93aに、フッ素化合物(図示せず)を塗布し、予め定められた温度および時間にて定着処理を行う。その後、フッ素化合物の未定着分を、例えば、フッ素系溶媒(株式会社ハーベス製durasurf(DS−TH(品名)))をスピンコートすることによって洗浄除去する。これにより、図7に示す凹版の印刷版25を得ることができる。フッ素化合物は、例えば、株式会社ハーベス製durasurf(DS−5210TH(品名))またはダイキン工業株式会社製オプツール(登録商標)DSX(品名)が用いられる。
シランカップリング処理は、露光直後、具体的には、露光後30秒以内にシランカップリング剤に浸漬させる処理を開始することが望ましい。これは、露光処理によって照射領域の表面に形成された表面ラジカルが短時間で失活することと、シリコーンゴム層92内部の未架橋成分がブリードすることによって、照射領域表面が徐々に疎水性表面に戻ってしまうことによるためである。
活性化された状態の表面93aを形成する際、マスク110を利用したマスク露光法を用いたがこれに限定されるものではなく、開口部を有するマスクを用いたプラズマ処理、またはレーザもしくは集光光束を直接走査する直接描画法を用いることもできる。
また、活性化された状態の表面93aにシランカップリング処理を施す際に、シランカップリング剤に浸漬させた液相法を用いたが、これに限定されるものではなく、シランカップリング剤を気体にして、シランカップリング剤の気体を用いて、活性化された状態の表面93aにシランカップリング処理を施してもよい。
画像部25aの活性化の程度が不足している場合には、化学的または物理的処理を行ってシリコーンゴム層92の表面92a、シリコーンゴム層93の側面93bの活性化の程度を向上させることができる。
上述の印刷版25の製造方法では、シランカップリング処理した後にフッ素化合物を塗布したが、これに限定されるものではない。例えば、シランカップリング処理の際に、フッ素系シランカップリング剤を気相法または液相法により、上述の水酸基に結合させる。これにより、フッ素化合物層94(図7参照)を形成するようにしてもよい。
次に、印刷版25の第2の例の製造方法について説明する。
図16および図17は、印刷版25の第2の例の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。図16および図17において、図8に示す印刷版25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。
図14に示すようにシリコーンゴム層92上にシリコーンゴム層93が形成された状態で、図16に示すように、シリコーンゴム層93の表面93aを含め、シリコーンゴム層92に対して、紫外光Lvを照射し、シリコーンゴム層93の表面93a全面に水酸基を形成して、シリコーンゴム層93の表面93aを活性化された状態とする。この場合、シリコーンゴム層92の表面92aも活性化された状態となり、シリコーンゴム層93の側面93bに紫外光Lが照射されれば、側面93bも活性化された状態となる。
印刷版25の第2の例の製造方法において、図14に示すシリコーンゴム層92およびシリコーンゴム層93のような、画像部25aが凹部の凹版形状のシリコーンゴムを含む層を形成するには、上述の紫外線硬化型のPDMSを用いた方法に限定されるものではなく、図8に示すシリコーンゴム層92およびシリコーンゴム層92の凸部92bの形成のように、熱硬化型のPDMSを鋳型に流し込み成型する方法でもよい。用いる鋳型の材質は上述のとおりである。
次に、例えば、図17に示すように、シランカップリング剤を含む基体112をシリコーンゴム層93の表面93aにだけ押し付けて接触させて、表面93aに対してシランカップリング処理を施す。その後、シランカップリング処理された状態の表面93aに、フッ素化合物層94(図7参照)を形成する。フッ素化合物層94の形成方法は、上述のとおりである。なお、シランカップリング剤を含む基体112は、基体112の母材を、シランカップリング剤が溶解した溶液に一定時間浸漬させることによって形成することができる。基体112の母材に使用する材料は、シランカップリング剤およびその溶媒を吸収するものであればよく、例えば、PDMSで構成される。また、シランカップリング剤が溶解した溶液に母材を浸漬する時間は、シランカップリング剤濃度および母材の溶媒吸収速度から適宜決めればよい。
また、上述の方法に限定されるものではなく、例えば、フッ素系のシランカップリング剤を含む基体112をシリコーンゴム層93の表面93aにだけ押し付けて接触させて、表面93aに対してフッ素化合物層94を形成する方法もある。なお、基体112の母材は、例えば、PDMS、信越化学工業社製SHIN-ETSU SIFEL(登録商標)、ダイキン工業社製ダイエル(登録商標)等のうちのいずれかで構成される。
また、上述の方法に限定されるものではなく、例えば、シランカップリング剤に浸漬させてシリコーンゴム層92の表面92aおよびシリコーンゴム層93の表面93aに対してシランカップリング処理を施す。なお、シランカップリング処理方法は上述のとおりである。その後、図17に示すように、例えば、フッ素化合物を含む基体112をシランカップリング処理された状態の表面93aにだけ押し付けて接触させて、フッ素化合物層94(図8参照)を形成する。これにより、図8に示す凹版の印刷版25を得ることができる。なお、基体112の母材の構成は、上述のとおりである。
次に、印刷版25の第3の例の製造方法について説明する。
図18〜図21は、印刷版25の第3の例の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。図18〜図21において、図8に示す印刷版25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。
図14に示すようにシリコーンゴム層92上にシリコーンゴム層93が形成された状態で、図18に示すように、シリコーンゴム層93の凹部93cにレジストを充填し、レジスト層114を形成する。レジストは、シリコーンゴム層92に対してレジスト層114を形成することができれば、特に限定されるものではなく、公知のものを適宜利用可能である。
印刷版25の第3の例の製造方法において、図14に示すシリコーンゴム層92およびシリコーンゴム層93のようなシリコーンゴムによる凹版形状を形成するには、上述の紫外線硬化型のPDMSを用いた方法に限定されるものではなく、図8に示すシリコーンゴム層92およびシリコーンゴム層92の凸部92bの形成のように、熱硬化型のPDMSを鋳型に流し込み成型する方法でもよい。用いる鋳型の材質は上述のとおりである。
また、レジスト層114は紫外光Lvの透過率が低いこと、すなわち、紫外光Lvの吸収率が高いことが好ましい。これにより、レジスト層114が設けられた部分への紫外光Lvの照射を抑制することができる。
次に、図19に示すように、シリコーンゴム層93の表面93aに対して、レジスト層114を含め、紫外光Lvを照射する。これにより、シリコーンゴム層93の表面93aに水酸基が形成され、表面93aが活性化された状態となる。
次に、活性化された状態の表面93aに対して、シランカップリング処理を施し、その後、シランカップリング処理された状態の表面93aに、図20に示すように、フッ素化合物層94を形成する。なお、シランカップリング処理は上述のとおりであるため、詳細な説明は省略する。また、フッ素化合物層94の形成方法は、上述のフッ素化合物層94の形成方法のとおりである。
次に、図21に示すようにレジスト層114を除去する。レジスト層114の除去には、フォトリソグラフィ法で利用されるレジスト層114の公知の除去方法が適宜利用可能である。例えば、溶剤を使ってレジスト層114を溶解してレジスト層114を除去する。これにより、図8に示す印刷版25を得ることができる。
次に、印刷版25の第4の例の製造方法について説明する。
図22〜図25は、印刷版25の第4の例の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。図22〜図25において、図8に示す印刷版25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。
図14に示すようにシリコーンゴム層92上にシリコーンゴム層93が形成された状態で、レジストを用いて、図22に示すように、シリコーンゴム層93の凹部93cを充填し、かつシリコーンゴム層93の表面93aを覆うレジスト層115を形成する。レジストは、シリコーンゴム層92に対してレジスト層115を形成することができれば、特に限定されるものではなく、公知のものを適宜利用可能である。上述のレジスト層114と同じものを用いることができる。
印刷版25の第4の例の製造方法において、図14に示すシリコーンゴム層92およびシリコーンゴム層93のようなシリコーンゴムによる凹版形状を形成するには、上述の紫外線硬化型のPDMSを用いた方法に限定されるものではなく、図8に示すシリコーンゴム層92およびシリコーンゴム層92の凸部92bの形成のように、熱硬化型のPDMSを鋳型に流し込み成型する方法でもよい。用いる鋳型の材質は上述のとおりである。
次に、レジスト層115を、例えば、ドライエッチングまたはウエットエッチングにより、図23に示すように、シリコーンゴム層93の表面93aを露出させ、シリコーンゴム層93の凹部93cにだけレジスト層114を形成する。
次に、図24に示すように、シリコーンゴム層93の表面93aに対して、レジスト層114を含め、紫外光Lvを照射する。これにより、シリコーンゴム層93の表面93aに水酸基が形成され、表面93aが活性化された状態となる。
次に、活性化された状態の表面93aに対して、シランカップリング処理を施し、その後、シランカップリング処理された状態の表面93aに、図25に示すように、フッ素化合物層94を形成する。なお、シランカップリング処理は上述のとおりであるため、詳細な説明は省略する。また、フッ素化合物層94の形成方法は、上述のフッ素化合物層94の形成方法のとおりである。
次に、レジスト層114を除去する。レジスト層114の除去は、上述のように、フォトリソグラフィ法で利用されるレジスト層114の公知の除去方法が適宜利用可能である。例えば、溶剤でレジスト層114を溶解してレジスト層114を除去する。これにより、図8に示す印刷版25を得ることができる。
次に、印刷版25の第5の例の製造方法について説明する。
図26〜図29は、印刷版25の第5の例の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。図26〜図29において、図8に示す印刷版25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。
まず、図26に示すように、シリコーンゴム層92が設けられた支持材90を用意する。シリコーンゴム層92は、例えば、PDMSで構成されている。そして、シリコーンゴム層92上に感光性PDMSを塗布して、シリコーンゴム層100を形成する。感光性PDMSは、例えば、上述の紫外線硬化型のPDMSである。
次に、図27に示すように、シリコーンゴム層100の表面100c全面に紫外光Lvを照射し、シリコーンゴム層100の表面100c全面に水酸基を形成して、表面100cを活性化された状態とする。
次に、シリコーンゴム層100の活性化された状態の表面100cに、シランカップリング処理を施し、次いで、図28に示すように、シリコーンゴム層100の表面100c全面にフッ素化合物層102を形成する。シランカップリング処理は上述のとおりであるため、詳細な説明は省略する。また、フッ素化合物層102の形成方法は、上述のフッ素化合物層94の形成方法と同じであるため、詳細な説明は省略する。
次に、フッ素化合物層102およびシリコーンゴム層100にパターン形成を施し、フッ素化合物層102における画像部25aとなる領域と、シリコーンゴム層100における画像部25aとなる領域を除去し、図29に示すように、シリコーンゴム層92の表面92aが露出した凹部27を形成する。これにより、図8に示す印刷版25を得ることができる。
次に、印刷版25の第6の例の製造方法について説明する。
図30〜図34は、印刷版25の第6の例の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。図30〜図34において、図8に示す印刷版25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。
図26に示すようにシリコーンゴム層92上にシリコーンゴム層100が形成された状態で、図30に示すように、シリコーンゴム層100上に、例えば、紫外光Lvを透過する領域110bが非画像部25bのパターン状に形成され、クロム層110aが画像部25aのパターン状に形成されているマスク110を配置する。そして、マスク110上からシリコーンゴム層100に向けて紫外光Lvを照射する。紫外光Lvが照射されると、シリコーンゴム層100の照射領域100aが硬化し、照射されない未照射領域100bは硬化しない。未照射領域100bが画像部25aとなる領域である。
次に、マスク110をシリコーンゴム層100上から外す。図31に示すように、紫外光Lvの照射後のシリコーンゴム層100に対して、硬化を促進するためのポストベークを、例えば、室温の雰囲気で、予め定められた時間保持して行う。
次に、ポストベーク後、図32に示すように、シリコーンゴム層100の表面100c全面に紫外光Lvを照射し、シリコーンゴム層100の表面100c全面に水酸基を形成して、表面100cを活性化された状態とする。
このとき、上述のマスク110上からシリコーンゴム層100に向けて紫外光Lvを照射し、シリコーンゴム層100の照射領域100aを硬化させる工程と、上述のシリコーンゴム層100の表面100c全面に紫外光Lvを照射する工程とに用いられる紫外光Lvの波長および照度は、異なっていても同一であっても良く、各工程において、シリコーンゴム層100の硬化およびシリコーンゴム層100の表面100cを活性化させることができれば、紫外光Lvの波長および照度は特に限定されるものではない。
次に、シリコーンゴム層100の活性化された状態の表面100cに、シランカップリング処理を施し、次いで、図33に示すように、シリコーンゴム層100の表面100c全面にフッ素化合物層102を形成する。シランカップリング処理は上述のとおりであるため、詳細な説明は省略する。また、フッ素化合物層102の形成方法は、上述のフッ素化合物層94の形成方法と同じであるため、詳細な説明は省略する。
次に、フッ素化合物層102に未照射領域100bが露出するようにパターン形成する。次に、例えば、トルエンを用いてシリコーンゴム層100に現像処理を施し、シリコーンゴム層100の未照射領域100bを溶解して除去する。これにより、図34に示すように、シリコーンゴム層92の表面92aが露出した凹部27が形成され、印刷版25を得ることができる。
次に、印刷版25の第7の例の製造方法について説明する。
図35〜図39は、印刷版25の第7の例の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。図35〜図39において、図8に示す印刷版25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。
まず、図35に示すように、シリコーンゴム層92が設けられた支持材90を用意する。
次に、図36に示すように、シリコーンゴム層92の最表面92c全面に紫外光Lvを照射し、シリコーンゴム層92の最表面92c全面に水酸基を形成して、シリコーンゴム層92の最表面92cを活性化された状態とする。
次に、シリコーンゴム層92の活性化された状態の最表面92c全面に、シランカップリング処理を施し、図37に示すように、シリコーンゴム層92の最表面92c全面にフッ素化合物層102を形成する。シランカップリング処理は上述のとおりであるため、詳細な説明は省略する。また、フッ素化合物層102の形成方法は、上述のフッ素化合物層94の形成方法と同じであるため、詳細な説明は省略する。
次に、図38に示すように、フッ素化合物層102の表面102c上にマスク122を配置する。マスク122は、クロム層122a以外は、例えば、エキシマレーザによるレーザ光Leを透過するものであり、クロム層122aが凹部27に相当する領域122bを除いて形成されている。
そして、マスク122上からフッ素化合物層102に向けてレーザ光Leを照射する。レーザ光Leが照射されると、フッ素化合物層102の照射領域102aが下層のシリコーンゴム層92も含めエッチングされて除去され、照射されない未照射領域102bはエッチングされず除去されない。これにより、図39に示すように、凹部27が形成され、印刷版25が得られる。照射領域102aが画像部25aとなる領域である。
印刷版25の第7の例の製造方法では、レーザ光Leを透過するマスク122を用いたが、これに限定されるものではなく、マスク122を用いることなく、エキシマレーザを凹部27に相当する領域122bのみに照射することによって凹部27を形成することができる。レーザ光Leは、エキシマレーザに限定されるものではなく、強照度レーザを用いることで、アブレーションを起こし、凹部27を形成することができる。強照度レーザとは、エキシマレーザと同等の照度を有するレーザのことであり、エキシマレーザのようなガスレーザに限定されるものではなく、固体レーザでも半導体レーザでもよい。
また、レーザ光Leを透過するマスク122を用いる以外に、以下の方法を用いることもできる。まず、凹部27に相当する領域122bに開口部を有するメタルマスクを、フッ素化合物層102の表面102c上に配置する。次に、フッ素と酸素の混合ガスからなるプラズマ処理を行い、エッチングすることにより、図39に示す凹部27が形成された印刷版25が得られる。
次に、印刷版25の第8の例の製造方法について説明する。
図40〜図42は印刷版25の第8の例の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。図40〜図42において、図8に示す印刷版25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。
印刷版25としては、フッ素化合物層94(図8参照)をシリコーンゴム層93上に形成するものに限定されるものではなく、フッ素系界面活性剤およびシリコーン樹脂を含む層を用いて形成してもよい。この場合、フッ素化合物層94(図8参照)のように別途形成するのではなく、図40に示すように、支持材90にシリコーンゴム層92と、フッ素系界面活性剤およびシリコーン樹脂を含むシリコーンゴム層97が積層されたものを用意する。
フッ素系界面活性剤およびシリコーン樹脂を含むシリコーンゴム層97は、例えば、シリコーンゴムにフッ素系界面活性剤が含有されたものである。シリコーンゴムには、例えば、上述の紫外線硬化型のPDMSまたは熱硬化型のPDMSが用いられる。フッ素系界面活性剤には、例えば、ダイキン工業社製オプツール(登録商標)DAC(添加剤)、DIC社製メガファックシリーズ等が用いられる。
以下、フッ素系界面活性剤およびシリコーン樹脂を含むシリコーンゴム層97のことを単にシリコーンゴム層97という。
次に、図41に示すように、シリコーンゴム層97の表面97c上に、クロム層122a以外はレーザ光Leを透過するマスク122を配置する。マスク122は上述の図38に示すマスク122と同じ構成である。
そして、マスク122上からシリコーンゴム層97に向けてレーザ光Leを照射する。レーザ光Leが照射されると、シリコーンゴム層97の照射領域97aがエッチングされて除去され、照射されない未照射領域97bはエッチングされず除去されない。この場合、シリコーンゴム層97では含まれるフッ素系界面活性剤が、シリコーンゴム層97の表面97cに偏析する。照射領域97aが画像部25aとなる領域である。
そして、シリコーンゴム層97に図42に示すように、凹部27が形成されて、シリコーンゴム層93となる。フッ素系界面活性剤が表面93aに偏析することで、シリコーンゴム層93の表面93aにフッ素化合物95が存在する。フッ素化合物95は上述のフッ素化合物層94と同様の機能を発揮する。このようにして、印刷版25が得られる。
なお、印刷版25の第8の例の製造方法では、上述の方法に限定されるものではなく、シリコーンゴム層97として、フッ素系界面活性剤が含有された紫外線硬化型のPDMSを用い、上述の第1の例の製造方法により図42に示すように凹部27が形成された印刷版25を作製してもよい。
この場合、まず、図12に示すように、シリコーンゴム層100上にマスク110を配置し、マスク110上からシリコーンゴム層100に向けて紫外光Lvを照射する。紫外光Lvが照射されると、シリコーンゴム層100の照射領域100aが硬化し、照射されない未照射領域100bは硬化しない。シリコーンゴム層100の未照射領域100bが画像部25aとなる領域である。
次に、マスク110をシリコーンゴム層100上から外し、図13に示すように、紫外光Lvの照射後のシリコーンゴム層100に対して、ポストベークを行い、ポストベーク後、シリコーンゴム層100に現像処理を施し、シリコーンゴム層100の照射領域100aが溶解せず除去されず、未照射領域100bが溶解し除去され、シリコーンゴム層92の表面92aの一部を露出させる(図14参照)。これにより、図42に示す凹部27が形成された印刷版25が得られる。
次に、印刷版25の第9の例の製造方法について説明する。
図43〜図48は、印刷版25の第9の例の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。図43〜図48において、図8に示す印刷版25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。
まず、図43に示すように、支持体116の表面116aに、印刷版25(図8参照)の凹部27(図8参照)を形成するためのレジスト膜118を形成し、凸状のパターンを有する支持体116を得る。レジスト膜118は、上述のレジスト層114と同じ構成であり、かつ同じ方法で形成することができるため、詳細な説明は省略する。
次に、図44に示すように、支持体116の表面116aにレジスト膜118を覆うシリコーンゴム膜120を形成する。シリコーンゴム膜120は、後に、上述のシリコーンゴム層92になるものである。このため、シリコーンゴム膜120の厚みおよび組成は、上述のシリコーンゴム層92同じ構成であり、かつ同じ方法で形成することができるため、詳細な説明は省略する。なお、支持体116は、例えば、ガラスで構成される。
次に、図45に示すように、支持体116からシリコーンゴム膜120を剥離する。これにより、図46に示すようにシリコーンゴム層92が得られる。
次に、図46に示すように、シリコーンゴム層92の最表面92c全面に、紫外光Lvを照射する。この場合、レジスト膜118が充填されている領域が後に凹部27(図8参照)になるが、レジスト膜118が充填されている領域への紫外光Lvの照射は抑制される。
次に、レジスト膜118が充填された状態で、シリコーンゴム層92の最表面92c全面にシランカップリング処理を施し、その後、シランカップリング処理された状態の最表面92cに、すなわち、非画像部となる領域の表面に、図47に示すように、フッ素化合物層94を形成する。
シランカップリング処理、およびフッ素化合物層94の形成方法は、上述のとおりであるため、その詳細な説明は省略する。
次に、レジスト膜118を除去する。レジスト膜118の除去は、レジスト層の公知の除去方法が適宜利用可能である。例えば、溶液でレジスト膜118を溶解することで、レジスト膜118を除去することができる。これにより、図48に示す印刷版25を得ることができる。
支持体116にレジスト膜118を形成する構成としたが、これに限定されるものではなく、支持体116にレジスト膜118が形成された形状の型を用いてもよい。この場合、図46に示す状態では、レジスト膜118がないため、シリコーンゴム層92の凸部92bの最表面92cにだけシランカップリング処理を施す必要がある。図47に示す状態では、レジスト膜118がないため、シリコーンゴム層92の凸部92bの最表面92cにだけフッ素化合物層94を形成する必要がある。
次に、印刷版25の第10の例の製造方法について説明する。
図49〜図53は、印刷版25の第10の例の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。図49〜図53において、図8に示す印刷版25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。
まず、図49に示すように、支持体116の表面116aに、印刷版25(図8参照)の凹部27(図8参照)と同じ形状のレジスト膜118を形成し、印刷版25(図8参照)の凹部27(図8参照)を形成するための凸状のパターンを有する支持体116を得る。支持体116にレジスト膜118が形成されたものを、印刷版25を形成するための鋳型とする。レジスト膜118は、上述のレジスト層114と同じ構成であり、かつ同じ方法で形成することができるため、詳細な説明は省略する。
ここで、後述する紫外光Lv照射後の離型性を高めるために、図49に示す鋳型に対して離型処理を行う工程を加えてもよい。離型処理は、公知の方法によればよいが、例えば、鋳型を洗浄したのち、温度120℃で気化したフッ素系シランカップリング剤、例えば、(heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahy- drodecyl)triethoxysilane雰囲気下に鋳型を2時間静置することによって、離型処理を完了できる。なお、鋳型の洗浄法としては、酸素プラブマ処理、真空紫外線照射処理、およびオゾン処理等のうちいずれかの方法を適宜選択すればよい。
次に、図50に示すように、支持体116の表面116aにレジスト膜118を覆うシリコーンゴム膜120を形成する。シリコーンゴム膜120は、後に、上述のシリコーンゴム層92になるものである。このため、シリコーンゴム膜120の厚みおよび組成は、上述のシリコーンゴム層92同じ構成であり、かつ同じ方法で形成することができるため、詳細な説明は省略する。なお、支持体116は、例えば、石英ガラスで構成される。
次に、図51に示すように、シリコーンゴム膜120の表面120c全面に、支持体116側から支持体116を通して紫外光Lvを照射する。この場合、レジスト膜118が充填されている領域が後に凹部27(図8参照)になるが、レジスト膜118が充填されている領域への紫外光Lvの照射は抑制される。シリコーンゴム膜120の表面120cがシリコーンゴム層92の最表面92cとなる。
なお、紫外光Lvは支持体116を通過して表面120c全面に照射されるため、支持体116は紫外光Lvの透過率が高いことが好ましい。
次に、支持体116からシリコーンゴム膜120を剥離し、図52に示すようにシリコーンゴム層92を得る。
次に、シリコーンゴム層92の最表面92c全面にシランカップリング処理を施し、その後、シランカップリング処理された状態の最表面92cに、すなわち、非画像部となる領域の表面に、図53に示すように、フッ素化合物層94を形成する。シランカップリング処理、およびフッ素化合物層94の形成方法は、上述のとおりであるため、その詳細な説明は省略する。これにより、図53に示す印刷版25を得ることができる。
次に、本実施形態の印刷方法について印刷装置10を用いて説明する。
印刷装置10では、印刷しようとするパターンのパターンデータに基づいて、特定のパターンが基板31に印刷される。
アライメントカメラ42でアライメントマークA〜Dの位置情報を取得し、印刷版25の取り付け位置情報を取得し、印刷版25の傾きを求める。印刷版25の傾きが許容範囲内である場合、傾き補正をすることなく、予め定められた吐出波形でインクジェットヘッド40からの印刷インクを印刷版25に吐出し、インキングを行う。
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。
印刷インクの打滴毎に、版面観察部26にて印刷版25の版面25cの情報を取得し、判定処理部16にて判定し、その判定結果に基づいて、制御部18で印刷インクの吐出量、吐出密度が調整されて、次の印刷インクの打滴を実施する。この場合、印刷版25の凹部での不足がある場合には不足部分の周辺の印刷インクの打滴量を多くし、形成されるドットを大きくする。これ以外にも、予め定められた印刷インクの打滴数よりも多くして、打滴密度を高くする。
逆に、印刷版25の凹部で、先の印刷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、印刷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、予め定められた印刷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。
例えば、2400dpi(dot per inch)のパターンデータの場合、X方向、Y方向ともに1200dpiのパターンの4回走査、X方向600dpi、Y方向2400dpiのパターンの4回走査で、パターン形成領域への印刷インクの付与、すなわち、インキングを完了することができる。
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、すなわち、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、すなわち、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、すなわち、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。
次に、本実施形態の印刷装置10の印刷方法についてより具体的に説明する。
図54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。図55〜図58は、それぞれ本発明の実施形態の印刷方法の工程を示す模式的断面図である。
最初に、印刷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印刷インクを送液する。そして、サブタンクからインクジェットヘッド40に印刷インクを供給する。
なお、印刷インクの供給に際しては、洗浄液から印刷インクに置換する。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、印刷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、印刷インクの供給は洗浄液から置換することが好ましい。
洗浄液をインクジェットヘッド40に供給した状態で、吐出確認を行う。吐出確認の際、結果がよくない場合、メンテナンス部36を用いて吐出回復を行う。回復できない場合は、必要に応じてインクジェットヘッド40の交換を行う。
洗浄液から印刷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に印刷インクを入れ、インクジェットヘッド40内の洗浄液を印刷インクで押し流す。次に、サブタンク50の印刷インクを下限まで減らす。インクジェットヘッド40内の洗浄液を印刷インクで押し流し、サブタンク50の印刷インクを下限まで減らすことを繰り返し行い、洗浄液を印刷インクに置換する。
次に、アライメントを実施する(ステップS12)。
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。
次に、インクジェットヘッド40と印刷版25との相対的な傾きを求める。この場合、傾き角度θを求める。アライメントマークA,BのX方向位置だけでなく、Y方向についてもずれを計測する。アライメントカメラ42の視野のY方向も同じ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Y方向のずれを算出して、X方向の距離とY方向のずれから傾き角度θを算出する。または、カメラの視野内でのY方向のずれから傾き角度θを算出することもできる。
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βを求める。例えば、傾き角度β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。
上述のように得られたX方向の距離、Y方向の角度、傾き角度θは記憶部14に記憶される。制御部18では、X方向の距離、Y方向の角度、傾き角度θと、記憶部14に記憶された印刷するパターンデータに対してX方向およびY方向の拡大縮小処理、傾き角度θに基づくパターンデータの回転処理を行い、パターンデータ補正する。補正されたパターンデータに必要に応じて印刷版25の傾き補正を行う。
補正パターンデータを得る。さらには、インクジェットヘッド40からの印刷インクの吐出のタイミングの調整も制御部18にて行う。
次に、インクジェットヘッド40の吐出確認を行う(ステップS14)。
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上の印刷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、そこに印刷インクを打滴する。版胴24に吐出確認エリアTを設けて、そこに印刷インクを打滴してもよい。
吐出確認エリアTの印刷インクは、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。
なお、吐出確認の結果が予め定められた範囲から外れていた場合、メンテナンス部36にて回復動作を行うか、または、吐出制御部43での吐出波形の最適化を行う。
吐出確認と合わせて、印刷版25へ打滴した印刷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。判定処理部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。
次に、ステップS14の吐出確認の後、印刷版へのインキングを行う(ステップS16)。
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の回転位置情報に基づき、タイミングに合わせて、予め定められた吐出波形で、インクジェットヘッド40から印刷インクを印刷版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形成領域に印刷インクを付与する。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、印刷版へのインキングを行うステップS16がインク付与工程に相当する。この場合、図55に示すように、画像部25aに印刷インク52bが打滴される。
インキング工程において、インクジェット法、およびキャピラリーコート法等の非接触のインキング方法を用いることで、印刷版25の耐久性を向上させることができる。
次に、インキングされた印刷版25を乾燥部32で乾燥させ(ステップS18)、印刷インク52bを乾燥させる。ステップS18が乾燥工程に相当する。ステップS18では、印刷インクは半乾燥状態が望ましい。
次に、インキングされた印刷版25を基板31に転写する(ステップS20)。
まず、ステップS20の転写工程では、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、図56に示すように印刷版25と基板31の表面31aとを接触させて、印刷版25の印刷インクを基板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。この場合、図57に示すように印刷版25の画像部25aには印刷インク52bが残らず、印刷インク52bが図58に示すように、基板31の表面31aに転写されて、パターン部98が形成される。
印刷版25では、画像部25a、すなわち、凹部27の側面27bがシリコーンゴム層で構成され、非画像部25b、すなわち、凸部の表面がフッ素化合物層94で構成されているため、凹部27からの印刷インク溢れが少なく、また、凹部27の側面27bでの印刷インク離形性がよい。これにより、高精細な印刷パターンを形成することができる。また、印刷インク離形性がよいため、パターン幅のバラつきを小さくでき、配線等の場合、特性を均一に形成することができる。しかも、パターン部98の厚みは、上述の高低差δに応じたものとなり、膜厚が厚いパターンも形成することができる。
さらには、上述のように印刷版25に印刷インクが残らないので、インク除去工程が不要となり、インク使用効率が向上する。
また、画像部25a、すなわち、凹部27への印刷インク52bの量を変えることで、パターン部98の厚みを変えることができる。
ここで、図59〜図61は、本発明の実施形態の印刷方法の他の例の工程を示す模式的断面図である。図59〜図61において、図8に示す印刷版25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。
印刷版25に画像部25aである凹部27が複数ある場合、例えば、図59に示す印刷版29のように凹部27が2つある場合、インクジェット法により印刷インク52bの吐出量を変えて、各凹部27への印刷インク52bの付与量を変える。そして、図60に示すように、印刷版25と基板31の表面31aとを接触させて、印刷版25の印刷インクを基板31に転写する。これにより、図61に示すように、基板31の表面31aに厚みが異なるパターン部98、98aを1度の転写工程で形成することができる。これにより、厚みが異なる配線を同時に形成することができる。この場合も、各パターン部98、98aのパターン幅のバラつきを小さくでき、配線等の場合、特性を均一に形成することができる。
印刷版25はシート状のものとして、枚葉式で説明したが、特に限定されるものではなく、ロール状であってもよい。この場合、パターンはロール・ツー・シート方式、シート・ツー・ロール方式、またはロール・ツー・ロール方式で形成することができる。
印刷インクは特に限定されるものではないが、画像部25aで撥液されない必要があり、シリコーンゴムの臨界表面自由エネルギー以下の表面張力を有することが望ましい。
なお、基板と印刷インクの組み合わせによって限定される特徴、すなわち、前進接触角と後退接触角、吸収速度がある。前進接触角と後退接触角、および吸収速度の条件が満たされていれば、印刷インクは、シリコーンゴムの臨界表面自由エネルギー以下の表面張力でなくてもよい。
また、印刷インクはニュートン流体であることが好ましい。印刷インクは、粘度が1mPa・s以上20mPa・s以下の範囲であることが好ましい。ただし、画像部25aの印刷インクの溶媒の吸収速度vが大きい場合は、塗布直後に印刷インクの乾燥が進行し、撥液核の生成が抑制されるため、上述の粘度を必ずしも満たす必要はない。
以下、電子回路の配線、薄膜トランジスタ等の電子素子の構成部、または電子回路の配線、薄膜トランジスタ等の電子素子の構成部のプレカーサの形成に用いられる印刷インクの材料について具体的に説明する。
導電性材料としては、導電性微粒子を含み、この導電性微粒子の粒径が1nm以上、100nm以下であることが好ましい。導電性微粒子の粒径が100nmより大きいと、ノズルの目詰まりが起こりやすく、インクジェット法による吐出が困難になることによる。また、導電性微粒子の粒径が1nm未満であると、導電性微粒子に対するコーティング剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多になることによる。
分散質濃度は、分散質濃度の凝集性の観点から、1質量%以上、80質量%以下であることが好ましい。
導電性微粒子の分散液の表面張力は、20mN/m以上、70mN/m以下の範囲に入ることが好ましい。インクジェット法にて液体を吐出する際、表面張力が20mN/m未満であると、印刷インク組成物のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じ易くなり、70mN/mを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量、吐出タイミングの制御が困難になるためである。
導電性材料としては、例えば、銀の微粒子が含まれるものである。銀以外の他の金属微粒子としては、例えば、金、白金、銅、パラジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、イリジウム、鉄、錫、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タンタル、タングステン、およびインジウムのうち、いずれか1つが利用されてもよいし、または、いずれか2つ以上が組合せられた合金が利用されてもよい。さらには、ハロゲン化銀を用いてもよい。ただし、銀ナノ粒子が好ましい。金属微粒子の他、導電性ポリマーまたは超電導体の微粒子等を用いてもよい。
導電性微粒子の表面にコーティングするコーティング材としては、例えば、キシレン、トルエン等の有機溶剤またはクエン酸等が挙げられる。
使用する分散媒としては、上述の基板と印刷インクの組み合わせによって限定される特徴、すなわち、前進接触角と後退接触角、および溶媒吸収速度を満たすこと、ならびに上述の導電性微粒子を分散できるもので凝集を起こさないものであれば特に限定されないが、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、n−ヘプタン、n−オクタン、デカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、およびシクロヘキシルベンゼン等の炭化水素系化合物、またはエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサン等のエーテル系化合物、更にプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、およびシクロヘキサノン等の極性化合物を挙げることができる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また、インクジェット法への適用のし易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、およびエーテル系化合物が好ましく、更に好ましい分散媒としては水、および炭化水素系化合物を挙げることができる。これらの分散媒は、単独でも2種以上の混合物としても使用できる。
また、バインダー、すなわち、添加剤としては、アルキッド樹脂、変性アルキッド樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン化油、ウレタン樹脂、ロジン樹脂、ロジン化油、マレイン酸樹脂、無水マレイン酸樹脂、ポリブテン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルオリゴマー、鉱物油、植物油、ウレタンオリゴマー、および(メタ)アリルエーテルと無水マレイン酸との共重合体等を1種、または2種以上の組み合わせで使用することができる。無水マレイン酸との共重合体は、他のモノマー、例えば、スチレン等を共重合成分として加えてもよい。
また、金属ペーストには、添加剤として、分散剤、湿潤剤、増粘剤、レベリング剤、地汚れ防止剤、ゲル化剤、シリコンオイル、シリコーン樹脂、消泡剤、または可塑剤等を適宜選択して添加してもよい。
また、溶媒としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ナフテン、およびアルキルベンゼン類を用いることもできる。
また、導電性材料としては、導電性有機材料を用いることもでき、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、およびポリフェニレンビニレン等の高分子系の可溶性材料を含んでいてもよい。
金属の微粒子に代えて、有機金属化合物を含んでいてもよい。ここでいう有機金属化合物は、加熱による分解によって金属が析出するような化合物である。このような有機金属化合物には、クロロトリエチルホスフィン金、クロロトリメチルホスフィン金、クロロトリフェニルフォスフィン金、銀2,4−ペンタンヂオナト錯体、トリメチルホスフィン(ヘキサフルオロアセチルアセトナート)銀錯体、および銅ヘキサフルオロペンタンジオナトシクロオクタジエン錯体等がある。
導電性微粒子の他の例としては、レジスト、線状絶縁材料としてのアクリル樹脂、加熱してシリコンになるシラン化合物、および金属錯体等が挙げられる。これらは液体中に微粒子として分散されていても良く、溶解されて存在してもよい。加熱してシリコンになるシラン化合物としては、例えば、トリシラン、ペンタシラン、シクロトリシラン、および1,1’−ビスシクロブタシラン等がある。
さらには、導電性有機材料を含有する液体として、導電性高分子であるPEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)とPPS(ポリスチレンスルホン酸)の水溶液、ドープドPANI(ポリアニリン)、およびPEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)にPSS(ポリスチレンスルホン酸)をドープした導電性高分子の水溶液等を用いることができる。
半導体層を構成するための材料として、CdSe、CdTe、GaAs、InP、Si、Ge、カーボンナノチューブ、Si、およびZnO等の無機半導体、ペンタセン、アントラセン、テトラセン、およびフタロシアニン等の有機低分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリパラフェニレンおよびその誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体等のポリフェニレン系導電性高分子、ポリピロールおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリフランおよびその誘導体等の複素環系導電性高分子、ならびにポリアニリンおよびその誘導体等のイオン性導電性高分子等の有機半導体を用いることができる。
なお、層間絶縁膜を構成する電気絶縁性の大きな材料、すなわち、絶縁性材料としては、以下のもの用いることができる。具体的には、有機材料としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、シルセスキオキサン、ポリビニルフェノール、ポリカーボネート、フッ素系樹脂、ポリパラキシリレン、およびポリビニルブチラール等が挙げられ、ポリビニルフェノールまたはポリビニルアルコールは適当な架橋剤によって、架橋して用いてもよい。ポリフッ化キシレン、フッ素化ポリイミド、フッ素化ポリアリルエーテル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリ(α、α、α’、α’―テトラフルオロ―パラキシレン)、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ素化エチレン、プロピレン共重合体の様なフッ素化高分子、ポリオレフィン系高分子、その他、ポリスチレン、ポリ(α−メチルスチレン)、ポリ(α―ビニルナフタレン)、ポリビニルトルエン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリ(4―メチル―1―ペンテン)、ポリ(2―メチル―1、3―ブタジエン)、ポリパラキシレン、ポリ[1、1―(2―メチルプロパン)ビス(4―フェニル)カルボネート]、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリクロロスチレン、ポリ(2、6―ジメチル―1、4―フェニレンエーテル)、ポリビニルシクロヘキサン、ポリアリレンエーテル、ポリフェニレン、ポリスチレン―コ―α―メチルスチレン、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、およびポリ2、4―ジメチルスチレン等が挙げられる。
多孔質の絶縁膜としては、二酸化珪素にリンを添加したリンシリケートガラス、二酸化珪素にリンおよびボロンを添加したホウ素リンリシケートガラス、ポリイミド、およびポリアクリル等の多孔質の絶縁膜が挙げられる。また、多孔質メチルシルセスキオキサン、多孔質ハイドロシルセスキオキサン、および多孔質メチルハイドロシルセスキオキサン等のシロキサン結合を有する多孔質の絶縁膜を形成することができる。
なお、印刷インクに含まれる材料としては上述のものに限定されず、用途に応じて、最適な材料が選択される。例えば、カラーフィルタを製造するために使用される着色剤を含む印刷インク等も適用できる。着色剤としては、公知の染料および顔料が挙げられる。また、このような印刷インクには、上述した分散媒およびバインダーが含まれていてもよい。
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の印刷方法および印刷装置について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、使用量、物質量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に基づいて限定的に解釈されるべきものではない。
<実施例1>
導電性インクとして銀ナノ粒子が分散した顔料インク(ULVAC株式会社製ナノ銀インク)を用いた。シリコーンゴム層には熱硬化型の信越化学製シリコーンゴムを用い、フッ素化合物には株式会社ハーベス製durasurf(DS−5210TH(品名))、プライマー剤溶液には株式会社ハーベス製プライマー剤(DS−PC−3B(品名))を用いた。鋳型には深さ1μmで幅10μm、20μm、50μmの3種類の凸型パターンを有するシリコンウエハを用いた。
鋳型に未硬化のシリコーンゴムを流し込み、支持材90で挟み込んで、温度150℃のオーブンで30分間加熱硬化を行った。その後、鋳型からシリコーンゴムを離型し、凹状のシリコーンゴム層92(図8参照)を形成した。一方、同じくシリコーンゴムからなる平坦なシート(基体112)をプライマー剤溶液に3日間浸漬することで、プライマー剤に含まれる低分子成分を、シリコーンゴム内部に吸収させた。浸漬後には、湿布をスピンコータによって回転させて、シート(基体112)表面に残留したプライマー剤溶液を除去した。
シリコーンゴム層92表面に対し、エキシマランプを具備したオーク製作所製VUS−3150を光源とし、酸素濃度1%未満の窒素雰囲気下において、15秒間光照射して、紫外光処理を行い、活性化処理を施した。
その後、凹版とシート(基体112)と30分常温で接触させ、シランカップリング処理を完了したその後、温度120℃のホットプレートで30分間、飽和水蒸気圧環境下でシランカップリング剤を定着させた。次に、スピンコータを用いて、フッ素化合物である株式会社ハーベス製durasurf(DS−5210TH(品名))を、シランカップリング処理後のシリコーンゴム層に塗布し、温度120℃のホットプレートで20分間、フッ素化合物の定着処理を行うことで、フッ素化合物層94を形成した。最後に、フッ素化合物の未定着分をフッ素系溶媒(株式会社ハーベス製durasurf(DS−TH(品名))スピンコートすることによって除去して凹版の作製を行い、印刷版25を得た。
<実施例1の評価>
印刷版25について、インクジェット装置(Dimatix社製、10pL(ピコリットル)ヘッド)を用いて、上述の銀ナノ粒子が分散した顔料インクを用いてインキングし、ポリカーボネートフィルムへの印刷試験を行った。また、ブレードコート法を用いて、上述の銀ナノ粒子が分散した顔料インクを用いてインキングし、ポリカーボネートフィルムへの印刷試験を行った。
着弾径26μmとなるようなインクジェット滴を、凹部寸法が20μmのラインアンドスペースパターンの印刷版上に吐出したところ、凸部(非画像部25b)において良好に撥液し、印刷版の凹部(画像部25a)からなるラインパターン上にインク膜が形成された。これをポリカーポネートフィルムに転写したところ、図62に示すとおり、ポリカーポネートフィルム130上に幅20μmの配線132を形成することができた。またこの配線132の断面形状を、共焦点レーザ顕微鏡を用いて測定したところ、図63に示すとおり、高さが1.1μmで、断面が高い矩形性を有することがわかった。
実施例1の印刷版の表面全体にブレードコート法を用いてインキングを行ったところ、図64の第1のインキング結果と図65の第2のインキング結果に示すとおり、印刷版25の凸部(非画像部25b)では印刷インク52bが撥かれ、印刷版25の凹部(画像部25a)のみに印刷インク52bが充填された。なお、図64の印刷版25は幅50μmのパターンに対応し、図65の印刷版25は、10μmのパターンに対応する。さらに、各の印刷版25を、それぞれポリカーポネートフィルムに転写したところ、図66に示すとおり、ポリカーポネートフィルム130上に幅50μmの配線132を形成することができた。図67に示すとおり、ポリカーポネートフィルム130上に幅10μmの配線132を形成することができた。このように、良好な印刷配線を得た。
また、幅20μmの櫛型パターンを有する印刷版25の表面全体にブレードコート法を用いてインキングした場合でも、図68の第3のインキング結果に示すとおり、印刷版25の凸部(非画像部25b)で良好な撥液性を示し、印刷版の凹部(画像部25a)のみに印刷インク52bを充填することができた。
<比較例1>
実施例1の比較として、実施例1と同様に、鋳型に未硬化のシリコーンゴムを流し込み、支持材90で挟み込んで、温度150℃のオーブンで30分間加熱硬化した凹状のシリコーンゴム層92(図8参照)に対して、実施例1と同じ印刷インクを用いて、図68と同じ凹部パターンに対して、ブレードコートによるインキングを行った結果を図69に示す。図69に示すとおり、比較例1における印刷版140の凸部140b表面140cにはフッ素化合物層が形成されておらず、印刷インク52bは凸部140bと凹部140aにかかわらずほぼ全面に塗布され、凹部140aのみに印刷インクを充填するという目的を達成できないことがわかった。
本実施例では、上述の第1実施例の印刷版の作製方法と同様にして、以下に示すように、サンプル1〜サンプル5の5種類のサンプルを作製した。
具体的には、加熱硬化させたシリコーンゴム層に対し、エキシマランプを具備したオーク製作所製VUS−3150を光源とし、酸素濃度1%未満の窒素雰囲気下において、10秒間光照射して、紫外光処理を行い、活性化処理を施した。
その後、シランカップリング剤として、durasurf専用プライマー剤(DS−PC−3B(型番))を用いて、シランカップリング処理を完了した。その後、未反応のシランカップリング剤をスピンコータによって回転させて除去した。その後、加熱温度および加熱条件を変化させて、シランカップリング剤の定着状態が異なる5種類の水準を試験した。次に、スピンコータを用いて、フッ素化合物である株式会社ハーベス製durasurf(DS−5210TH(品名))を、シランカップリング処理後のシリコーンゴム層に塗布し、温度120℃のホットプレートで20分間、フッ素化合物の定着処理を行った。最後に、フッ素化合物の未定着分をフッ素系溶媒(株式会社ハーベス製durasurf(DS−TH(品名)))をスピンコートすることによって除去して、撥液性の異なる撥インク部からなるサンプル1〜サンプル5の5種類のサンプルを作製した。
飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS:Time-of-Flight Secondary Mass Spectrometry)を用いて、作製したサンプル1〜5の表面の構造解析を実施した。フッ素化合物の量とPDMS成分量の比率で、フッ素化合物のPDMS被覆率を評価した。
測定にはION−TOF社製TOF.SIMS300を用いた。1次イオン源としてBiを利用して、高質量分解能モードで測定した。ビーム径:2〜5μm、照射量:1.3×1010ions/cm、測定範囲:500μm、測定範囲内のステップ数:128×128の条件で、負の2次イオンを計測した。サンプル1〜5の飛行時間型二次イオン質量分析法による測定結果の定性スペクトルを図70および図71に示す。
上述の飛行時間型二次イオン質量分析より求められるフッ素化合物の量とPDMS由来の成分量の比率は、上述のように下記式からフッ素化合物のPDMS被覆率を推定した。サンプル1〜5のF/Si比の結果を下記表1に示す。
F/Si比=[COF]/([SiH]+[Si15])
なお、上記式の[COF]、[SiH]および[Si15]は、上述のとおりであるため説明を省略する。
サンプル1〜5に対して、それぞれ上述の実施例1と同様な方法で後退接触角θR,fを測定した。後退接触角θR,fの結果を下記表1に示す。その結果、サンプル1では、F/Si比が0.38で、後退接触角θR,fは0°であった。一方、サンプル5では、F/Si比が1946.75で、後退接触角θR,fは43°であった。
また、上述の実施例1と同様な方法でサンプル1〜5に対してインキング実験を行い、撥インク部に印刷インクが残らず、親インク部に印刷インクが流動したものを撥液性が良好、撥インク部に印刷インクが残ったものを撥液性が不良とした。
サンプル1とサンプル5の中間の処理を行った、サンプル2〜4についてもF/Si比、後退接触角θR,fおよび撥液性に対して正の相関が認められた。F/Si比が1689.75以上あれば、大きな後退接触角θR,fが得られ、十分であることが明らかになった。
10 印刷装置
12 印刷装置本体
14 記憶部
16 判定処理部
18 制御部
20 ケーシング
20a 内部
22 画像記録部
24 版胴
24a 表面
24b 回転軸
25、29、140 印刷版
25a 画像部
25b 非画像部
25c 版面
26 版面観察部
27 凹部
27b、93b 側面
30 ステージ
31 基板
31a 表面
32 乾燥部
33 イオナイザー
34 クリーニング部
36 メンテナンス部
39 転写部
40 インクジェットヘッド
40a ヘッドモジュール
41 ノズル
42 アライメントカメラ
43 吐出制御部
44 レーザ変位計
45 インク液滴
46 キャリッジ
48 リニアモータ
49 回動部
50、58 サブタンク
50a、58a 水位センサ
50b、54a 温度調整ユニット
50c、58c、60c、62b、62f、64c、64d 配管
51 脱気ユニット
52 インクタンク
52a、58b 温度調整ユニット
52b 印刷インク
54 洗浄液ボトル
54b 洗浄液
56 廃液タンク
60 循環部
60a、62a ポンプ
60b、62e フィルタ
62c ボンベ
64a ポンプ
64b 圧力センサ
80 薄膜トランジスタ
82 ゲート電極
84 チャネル領域
86a ソース電極
86b ドレイン電極
90 支持材
92、93、97 シリコーンゴム層
92a、93a、94a、97c 表面
92c 最表面
93c 凹部
94、95、102 フッ素化合物層
98 パターン部
100 シリコーンゴム層
100a 照射領域
100b 未照射領域
100c 表面
102a 照射領域
102b 未照射領域
102c 表面
110,122 マスク
110a、122a クロム層
110b、122b 領域
112 基体
114、115 レジスト層
116 支持体
116a 表面
118 レジスト膜
120 シリコーンゴム膜
122 マスク
130 ポリカーボネートフィルム
132 配線
140a 凹部
140b 凸部
140c 表面
A、B、C、D アライメントマーク
G スピットエリア
11、G12、G21、G22、G31、G32 印刷エリア
Lv 紫外光
Le レーザ光
Pe 終了位置
Pp 印刷位置
Ps 開始位置
T 吐出確認エリア
V 搬送方向
δ 高低差
θ 傾き角度

Claims (13)

  1. 画像部と非画像部とを有する印刷版であって、
    前記画像部が凹部であり、かつシリコーンゴムを含む層で構成され、
    前記非画像部が凸部であり、かつシリコーンゴムを含む層の表面に設けられたフッ素化合物を含む層で構成されており、
    前記画像部の表面と前記非画像部の表面との高低差が0.1μm超10μm以下であることを特徴とする印刷版。
  2. 印刷インクに対して、前記画像部の前進接触角よりも、前記非画像部の後退接触角の方が大きい請求項1に記載の印刷版。
  3. 印刷インクは溶剤を含み、前記画像部の前記溶剤の吸収速度は、前記非画像部の前記溶剤の吸収速度よりも速い請求項1または2に記載の印刷版。
  4. 前記印刷インクの粘度が1mPa・s以上30mPa・s以下である請求項2または3に記載の印刷版。
  5. 電子デバイスの製造に用いられる請求項1〜4のいずれか1項に記載の印刷版。
  6. 配線パターンまたは電極の形成に用いられる請求項1〜4のいずれか1項に記載の印刷版。
  7. 画像部と非画像部とを有する印刷版を用いた印刷方法であって、
    前記画像部が凹部であり、かつシリコーンゴムを含む層で構成され、前記非画像部が凸部であり、かつシリコーンゴムを含む層の表面に設けられたフッ素化合物を含む層で構成されており、前記画像部の表面と前記非画像部の表面との高低差が0.1μm超10μm以下であり、
    前記画像部に印刷インクを付与するインク付与工程と、
    前記画像部に付与された前記印刷インクを基板に転写する転写工程とを有することを特徴とする印刷方法。
  8. 前記インク付与工程は、インクジェット法で前記印刷インクを前記画像部に付与する請求項7に記載の印刷方法。
  9. 前記インク付与工程は、前記画像部に対する前記印刷インクの付与量を変える請求項7または8に記載の印刷方法。
  10. 画像部と非画像部とを有し、前記画像部が凹部であり、かつシリコーンゴムを含む層で構成され、前記非画像部が凸部であり、かつシリコーンゴムを含む層の表面に設けられたフッ素化合物を含む層で構成されており、前記画像部の表面と前記非画像部の表面との高低差が0.1μm超10μm以下である印刷版の製造方法であって、
    シリコーンゴムを含む第1の層上の、前記非画像部となる領域に、シリコーンゴムを含む第2の層を形成し、前記シリコーンゴムを含む層を得る工程と、
    前記シリコーンゴムを含む第2の層の表面に、前記フッ素化合物を含む層を形成する工程とを有することを特徴とする印刷版の製造方法。
  11. 画像部と非画像部とを有し、前記画像部が凹部であり、かつシリコーンゴムを含む層で構成され、前記非画像部が凸部であり、かつシリコーンゴムを含む層の表面に設けられたフッ素化合物を含む層で構成されており、前記画像部の表面と前記非画像部の表面との高低差が0.1μm超10μm以下である印刷版の製造方法であって、
    前記シリコーンゴムを含む層上に、前記フッ素化合物を含む層を形成する工程と、
    前記画像部となる領域の前記フッ素化合物を含む層と、前記画像部となる領域の前記シリコーンゴムを含む層を除去する工程とを有することを特徴とする印刷版の製造方法。
  12. 画像部と非画像部とを有し、前記画像部が凹部であり、かつシリコーンゴムを含む層で構成され、前記非画像部が凸部であり、かつシリコーンゴムを含む層の表面に設けられたフッ素化合物を含む層で構成されており、前記画像部の表面と前記非画像部の表面との高低差が0.1μm超10μm以下である印刷版の製造方法であって、
    前記シリコーンゴムを含む層上に、フッ素系界面活性剤およびシリコーン樹脂を含む層を形成する工程と、
    前記画像部となる領域の、前記フッ素系界面活性剤および前記シリコーン樹脂を含む層を除去する工程とを有することを特徴とする印刷版の製造方法。
  13. 画像部と非画像部とを有し、前記画像部が凹部であり、かつシリコーンゴムを含む層で構成され、前記非画像部が凸部であり、かつシリコーンゴムを含む層の表面に設けられたフッ素化合物を含む層で構成されており、前記画像部の表面と前記非画像部の表面との高低差が0.1μm超10μm以下である印刷版の製造方法であって、
    前記印刷版の前記凹部を形成するための凸状のパターンを有する支持体上に、前記シリコーンゴムを含む層を形成する工程と、
    前記支持体から、前記シリコーンゴムを含む層を剥離する工程と、
    前記シリコーンゴムを含む層の、前記非画像部となる領域の表面に、前記フッ素化合物を含む層を形成する工程とを有することを特徴とする印刷版の製造方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6708541B2 (ja) * 2016-12-20 2020-06-10 富士フイルム株式会社 印刷版の製造方法
CN111989225B (zh) * 2018-04-19 2022-05-10 东丽株式会社 印刷版、印刷版的制造方法及使用了该印刷版的印刷物的制造方法
JP7281907B2 (ja) * 2019-01-17 2023-05-26 株式会社Screenホールディングス パターン形成装置、パターン形成方法および吐出データ生成方法
CN112596411B (zh) * 2020-12-10 2022-09-09 内蒙航天动力机械测试所 一种固体火箭发动机喷管冷摆的半实物控制方法
CN115025949A (zh) * 2022-05-23 2022-09-09 中国电子科技集团公司第十研究所 一种印制电路组件硅酮敷形涂料的局部喷涂方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60196347A (ja) * 1984-03-19 1985-10-04 Toray Ind Inc 水なし平版印刷版の画像形成方法
JP2004249696A (ja) * 2003-02-19 2004-09-09 Hidejiro Ono 画像形成法
JP2010131980A (ja) * 2008-11-06 2010-06-17 Toray Ind Inc 印刷版、印刷版原版および印刷方法
JP2011219544A (ja) * 2010-04-06 2011-11-04 Toray Ind Inc 印刷用インキ組成物および印刷物の製造方法
JP2016010965A (ja) * 2014-06-05 2016-01-21 大日本印刷株式会社 印刷版、印刷版の製造方法、機能性素子の製造方法および印刷装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5648633A (en) * 1979-09-28 1981-05-01 Dainippon Printing Co Ltd Direct printing dry lithographic plate
US4566384A (en) * 1983-01-18 1986-01-28 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Intaglio printing plate and printing method
JPH05309963A (ja) * 1992-05-14 1993-11-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 印刷用凹版および印刷方法
JPH07323672A (ja) * 1994-06-01 1995-12-12 Toray Ind Inc 直刻凹版印刷版用原版
JPH111073A (ja) * 1997-06-13 1999-01-06 Nippon Oil Co Ltd 印刷による転写方法
FI990434A (fi) * 1999-03-01 2000-09-02 Juha Hagberg Painolevy ja painolevyn valmistusmenetelmä
US20020001026A1 (en) * 2000-02-01 2002-01-03 Nobuyuki Ishikawa Production of organic luminescence device
US7126619B2 (en) * 2002-05-31 2006-10-24 Buzz Sales Company, Inc. System and method for direct laser engraving of images onto a printing substrate

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60196347A (ja) * 1984-03-19 1985-10-04 Toray Ind Inc 水なし平版印刷版の画像形成方法
JP2004249696A (ja) * 2003-02-19 2004-09-09 Hidejiro Ono 画像形成法
JP2010131980A (ja) * 2008-11-06 2010-06-17 Toray Ind Inc 印刷版、印刷版原版および印刷方法
JP2011219544A (ja) * 2010-04-06 2011-11-04 Toray Ind Inc 印刷用インキ組成物および印刷物の製造方法
JP2016010965A (ja) * 2014-06-05 2016-01-21 大日本印刷株式会社 印刷版、印刷版の製造方法、機能性素子の製造方法および印刷装置

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