(57)【要約】【課題】多品種少量生産に適するとともに厚い塗膜を形成することのできる基板用インクジェット印刷装置およびその印刷方法を提供する。【解決手段】本発明のプリント配線基板用インクジェット印刷装置においては、プリント配線基板１上にインク６を塗布する際に、プリントヘッド２内に供給されるインク液に所定の電圧を印可する。電圧が印可されたインク液は、インク液中の色素成分が凝集され、高濃度かつ高粘性のインク６となる。こうして、高濃度かつ高粘性となったインク６が地面に対して水平に飛翔して、地面に対して垂直な状態のプリント配線基板１上に塗布される。【選択図】　　　　　図１
2004025700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク定着のための表面処理を行っていない基板上に印刷するための基板用インクジェット印刷装置であって、
供給されたインク液に所定の電圧を印可し当該インク液を凝集させ、当該凝集された後のインクを飛翔させるためのプリントヘッドを有し、
前記プリントヘッドは、地面に対して水平に前記インクを飛翔させ、前記基板は、当該基板の印刷面を地面に対して垂直に向けた状態で印刷されることを特徴とする基板用インクジェット印刷装置。
【請求項２】
前記基板の印刷面を地面に対して垂直に向けた状態で搬送するための搬送装置をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の基板用インクジェット印刷装置。
【請求項３】
前記インク液は、熱硬化性インク液であることを特徴とする請求項１または２記載の基板用インクジェット印刷装置。
【請求項４】
前記基板は、プリント配線基板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板用インクジェット印刷装置。
【請求項５】
インク定着のための表面処理を行っていない基板上に印刷するための基板へのインクジェット印刷方法であって、
前記基板の印刷面を地面に対して垂直に向けた状態にしつつ、インク液に所定の電圧を印可させて当該インク液を凝集させ、当該凝集された後のインクを地面に対して水平に飛翔させて印刷することを特徴とする基板へのインクジェット印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板上に印刷するための基板用インクジェット印刷装置に関し、特に、プリント配線基板上に印刷するのに好適なプリント配線基板用インクジェット印刷装置およびその印刷方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線基板の表面には、部品配置図や、部品名等を数字、線、記号等により印刷（いわゆるマーキング印刷）し、プリント配線基板のチェック時や故障時等に当該部品配置や部品等がどのようなものかを一見して分かり易いようにしている。
【０００３】
このようなプリント配線基板へのマーキング印刷としては、シルクスクリーン印刷がある。シルクスクリーン印刷は、速乾性のインク液が使用できるため塗膜を厚く塗ることができ、隠ぺい力および耐擦過性が強く、また、高粘性のため塗膜を容易に積層することができる。また、プリント配線基板の作製において、ピッチが狭い場所にレジスト膜を形成しようとする場合には、ハンダでレジスト膜を形成する代わりに前記塗膜を積層することにより代用レジスト膜を形成する場合がある。この際、シルクスクリーン印刷は、塗膜の積層が容易であるため、代用レジスト膜の形成も容易にすることができるという利点もある。
【０００４】
しかし、シルクスクリーン印刷においては、作製する仕様ごとにスクリーン版が必要であったり、基板全面にインク液を塗布する必要があるので使用するインク液の量が効率的でない等、現在のような多品種少量生産の傾向にあるプリント配線基板の印刷用途には不向きであった。
【０００５】
そこで、従来から、サーマル方式、ピエゾ方式、コンティニアス方式等のインクジェット印刷（以下、従来のプリント配線基板用インクジェット印刷と称する）を用いてプリント配線基板にマーキング印刷する方法が周知である。従来のプリント配線基板用インクジェット印刷によれば、スクリーン版も不要であり、インク液もオンデマンドで適所にのみ飛翔させることができるので多品種少量生産に適した印刷であると言える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のプリント配線基板用インクジェット印刷によれば、多品種少量生産には適する反面、構造上、インクを飛翔させる必要性に起因し、インク液の濃度を濃くすることができないため、低粘性のインク液しか使用できず、塗膜の乾きが遅くなるとともに塗膜が薄くなって耐擦過性に弱くなってしまう問題点があった。
【０００７】
また、インク液の低粘性より塗膜を積層することが困難となり、代用レジスト膜を形成することが困難となっていた。
【０００８】
このように、プリント配線基板への印刷は、多品種少量生産に適するとともに厚い塗膜を形成することができることが望まれる。このような問題は、プリント配線基板に限られず、例えば、プラスチック、金属、ガラス、セラミック等から形成された薄板状のフィルム等の基板であってインク定着のための表面処理を行っていない基板すべてに当てはまる。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、多品種少量生産に適するとともに厚い塗膜を形成することのできる基板用インクジェット印刷装置、特に、プリント配線基板用インクジェット印刷装置およびその印刷方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
インク定着のための表面処理を行っていない基板上に印刷するための基板用インクジェット印刷装置であって、供給されたインク液に所定の電圧を印可し当該インク液を凝集させ、当該凝集された後のインクを飛翔させるためのプリントヘッドを有し、前記プリントヘッドは、地面に対して水平に前記インクを飛翔させ、前記基板は、当該基板の印刷面を地面に対して垂直に向けた状態で印刷されるものである。
【００１１】
本発明の基板用インクジェット印刷装置においては、インク定着のための表面処理を行っていない基板上にインクを塗布する際に、プリントヘッドに供給されたインク液に所定の電圧を印可する。電圧が印可されたインク液は、インク液中の色素成分が凝集され、高濃度かつ高粘性のインクとなる。こうして、高濃度かつ高粘性となったインクがプリントヘッドから飛翔して基板上に塗布される。
【００１２】
また、プリントヘッドは、地面に対して水平にインクを飛翔させる。前述のように、高濃度かつ高粘性のインクを飛翔させるため、基板の印刷面を地面に対して垂直（縦向き）にした状態で印刷を行っても、液垂れすることなく適所に印刷することができる。
【００１３】
このように、多品種少量生産可能なインクジェット印刷において、高濃度かつ高粘性のインクを飛翔させることができるため、多品種少量生産に適するとともに、インク定着のための表面処理を行うことなく基板上に隠ぺい力および耐擦過性の強いマーキング印刷をすることができる。基板の表面処理工程が不要なため、表面処理工程に要する装置、資材および時間を削減することができる。また、塗膜を容易に積層できるため、代用レジスト膜の形成も容易に行うことができる。
【００１４】
また、インクの定着のためには、従来から所定の乾燥時間が必要であるが、高濃度かつ高粘性のインクを飛翔させることにより、乾燥時間がより短くなるため、印刷装置に備える乾燥装置を不要にしたり、乾燥装置を別にした場合でも短時間での定着を図ることができ、各装置の省スペース化を図ることができる。
【００１５】
さらに、プリント配線基板を縦向きに印刷することによって、インク定着のための乾燥装置の省スペース化を図ることができる。また、基板を縦向きに印刷することにより、基板のどちら側の面からも同様にインクを飛翔させることができる。基板の両面に印刷する場合、従来においては、まず、片面を印刷し、乾燥後、裏面を印刷、再び乾燥させるという工程を必要としていたが、本発明においては、両面を同時に印刷するとともに、乾燥も一度に終えることができる。したがって、同時に両面とも印刷および乾燥することができるので、印刷工程にかかる時間を大幅に短縮することができる。
【００１６】
なお、インク定着のための表面処理を行っていない基板とは、一般的にインクが基板内に染み込み難い基板であって、例えば、プラスチック、金属、ガラス、セラミック等から形成された薄板状のフィルム等の基板およびプリント配線基板等をいい、本発明のインクジェット印刷装置は、このような基板に表面処理を施さずにマーキング印刷等するものである。
【００１７】
好ましくは、前記基板の印刷面を地面に対して垂直に向けた状態で搬送するための搬送装置をさらに備えるように構成される。
【００１８】
この場合、印刷される基板は、当該印刷面を地面に対して垂直に向けた状態で搬送され、この状態のまま印刷される。これにより、基板にマーキング印刷する工程を全体の流れ作業の中にスムーズに導入することができ、より効率的に作業を行うことができる。
【００１９】
好ましくは、前記インク液は、熱硬化性インク液であるように構成される。
【００２０】
従来のインクジェット印刷においては、低粘性のインク液しか用いることができないが、乾燥時間を短くするため、低粘性かつ速乾性のＵＶ硬化性インク液を用い、インク塗布後に紫外線照射することにより、乾燥時間を短くしていた。本発明の装置においては、用いられるインク液の粘性には寄らないため、凝集前のインク液として高粘性のインク液を用いることも可能である。
【００２１】
プリント配線基板等においては、マーキング印刷後に基板を洗浄する場合がある。また、基板上に電子部品等を取り付ける場合もある。特に、このような場合に、高粘性のインク液として熱硬化性インク液を用いることにより、当該基板の洗浄時等における耐薬品性、および、基板上への電子部品装着時等における耐擦過性を高めることができる。
【００２２】
好ましくは、前記基板は、プリント配線基板であるように構成される。
【００２３】
プリント配線基板は、多品種少量生産が特に望まれている基板といえる。さらに、洗浄や電子部品を取り付ける等により耐薬品性、耐擦過性が特に望まれている。
【００２４】
したがって、隠ぺい力および耐擦過性の強いマーキング印刷をすることができるとともに、代用レジスト膜の形成も容易で、各装置の省スペース化および印刷工程にかかる時間の大幅な短縮を図ることのできる本発明の基板用インクジェット印刷装置をプリント配線基板のマーキング印刷に用いることは、特に有効である。
【００２５】
また、本発明に係るプリント配線基板用インクジェット印刷方法は、インク定着のための表面処理を行っていない基板上に印刷するための基板へのインクジェット印刷方法であって、前記基板の印刷面を地面に対して垂直に向けた状態にしつつ、インク液に所定の電圧を印可させて当該インク液を凝集させ、当該凝集された後のインクを地面に対して水平に飛翔させて印刷するものである。
【００２６】
本発明の基板用インクジェット印刷方法においては、インク定着のための表面処理を行っていない基板上にインクを塗布する際に、インク液に所定の電圧を印可する。電圧が印可されたインク液は、インク液中の色素成分が凝集され、高濃度かつ高粘性のインクとなる。こうして、高濃度かつ高粘性となったインクが地面に対して水平に飛翔する。一方、基板は、地面に対して垂直に向けられる。したがって、地面に対して水平に飛翔したインクが地面に対して垂直な基板上に塗布される。
【００２７】
このように、多品種少量生産可能なインクジェット印刷において、高濃度かつ高粘性のインクを飛翔させることができるため、多品種少量生産に適するとともに、インク定着のための表面処理を行うことなく基板上に隠ぺい力および耐擦過性の強いマーキング印刷をすることができる。基板の表面処理工程が不要なため、表面処理工程に要する装置、資材および時間を削減することができる。また、塗膜を容易に積層できるため、代用レジスト膜の形成も容易に行うことができる。
【００２８】
また、インクの定着のためには、従来から所定の乾燥時間が必要であるが、高濃度かつ高粘性のインクを飛翔させることにより、乾燥時間がより短くなるため、印刷装置に備える乾燥装置を不要にしたり、乾燥装置を別にした場合でも短時間での定着を図ることができ、各装置の省スペース化を図ることができる。
【００２９】
さらに、プリント配線基板を縦向きにして印刷することによって、インク定着のための乾燥装置の省スペース化を図ることができる。また、基板を縦向きにして印刷することにより、基板のどちら側の面からも同様にインクを飛翔させることができる。基板の両面に印刷する場合、従来においては、まず、片面を印刷し、乾燥後、裏面を印刷、再び乾燥させるという工程を必要としていたが、本発明においては、両面を同時に印刷するとともに、乾燥も一度に終えることができる。したがって、同時に両面とも印刷および乾燥することができるので、印刷工程にかかる時間を大幅に短縮することができる。
【００３０】
なお、インク定着のための表面処理を行っていない基板とは、一般的にインクが基板内に染み込み難い基板であって、例えば、プラスチック、金属、ガラス、セラミック等から形成された薄板状のフィルム等の基板およびプリント配線基板等をいい、本発明のインクジェット印刷装置は、このような基板に表面処理を施さずにマーキング印刷等するものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下に掲げる実施の形態においては、インク定着のための表面処理を行っていない基板として、プリント配線基板を用いる例を示しているが、本発明は、これに限るものではなく、一般的にインクが基板内に染み込み難い基板、例えば、プラスチック、金属、ガラス、セラミック等から形成された薄板状のフィルム等の基板およびプリント配線基板等に表面処理を施すことなく印刷するインクジェット印刷装置として構成することが可能である。
【００３２】
本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態におけるプリント配線基板用印刷装置の部分概略図である。
【００３３】
本発明の第１の実施の形態におけるプリント配線基板用印刷装置は、プリント配線基板１上に印刷するためのプリント配線基板用インクジェット印刷装置であって、供給されたインク液６Ｌに所定の電圧を印可し当該インク液６Ｌを凝集させ、当該凝集された後のインク６を飛翔させるためのプリントヘッド２を有し、前記プリントヘッド２は、地面に対して水平に前記インク６を飛翔させ、前記プリント配線基板１は、当該プリント配線基板１の印刷面を地面に対して垂直に向けた状態で印刷されるものである。
【００３４】
なお、印刷装置本体は、図１に示すように、地面に対して垂直な状態でプリント配線基板１を保持するためのプリンタ本体３と、プリンタ本体３の基板装着面上にプリントヘッド２を３次元移動させるための３軸移動体４（Ｘ軸移動体４ｘ、Ｙ軸移動体４ｙ、Ｚ軸移動体４ｚ）と、３軸移動体４を制御するための制御部（図示せず）と、印刷等の指示をボタン等により入力し、印刷状態等を表示して知らせるためのパネル部５と印刷データを受信するための通信部（図示せず）とを具備するように構成される。
【００３５】
ＣＡＤやスキャナ等によるマーキング等の形状・位置がコンピュータによりデータ化され、通信部を介して印刷装置に伝送される。制御部は、伝送されたデータをもとにして３軸移動体４を移動させることにより、プリントヘッド２を３次元移動させる。そして、適所においてプリントヘッド２から適量のインク６を地面に対して水平に飛翔させることにより、プリント配線基板１にマーキング印刷を行う。ユーザは、印刷装置に以上のような印刷を行わせるために、パネル部５の表示ディスプレイ等により印刷状態等を確認しつつパネル部５のボタン等を操作する。
【００３６】
図１のプリント配線基板用インクジェット印刷装置においては、プリント配線基板１上にインク６を塗布する際に、インク液６Ｌに所定の電圧を印可させる。
図２は図１のプリント配線基板用印刷装置におけるプリントヘッドの構造を示す概略断面図である。
【００３７】
図２に示すように、プリントヘッド２は、プリントヘッド２にインク液６Ｌを一時貯留し、インク噴出部からインクを飛翔させるためのインク貯留槽２１、インク貯留槽２１に貯留されたインク液６Ｌを帯電させるための帯電電極２２、帯電電極２２に対向設置された対向電極２３およびインク貯留槽２１のインク噴出部分に設けられたエジェクト電極２４を具備しており、いわゆる静電方式のインクジェット印刷装置におけるプリントヘッドの構成を有している。
【００３８】
インク貯留槽２１には、プリントヘッド２外部にあるインク貯留タンク（図示せず）に貯留されているインク液６Ｌから適量のインク液６Ｌが供給される。さらに、インク貯留タンクおよびインク貯留槽２１にあるインク液６Ｌを循環させる構成としてもよい。
【００３９】
インク液６Ｌは、帯電可能な成分を含んでいる。この帯電可能な成分は、主として顔料、染料等のインクの色素成分から構成されている。帯電電極２２および対向電極２３間には、所定の電圧が印可されており、帯電電極２２により、インク液６Ｌには当該電圧が印可される。すなわち、インク液６Ｌは、対向電極２３に対して帯電電極２２と同電位に帯電される。ここで、帯電電極２２に印可される電圧は、インク液の粘度や帯電可能な成分の特性、印字スピード等を考慮して決定されることが好ましい。
【００４０】
帯電されたインク液６Ｌは、帯電電極２２および対向電極２３間で発生する電界（図２の矢印）により、インク貯留槽２１のインク噴出部分、すなわち、エジェクト電極２４の近傍に凝集される。このとき、インク液６Ｌは、インク液中の水分が取り除かれ、色素成分（すなわち帯電可能な成分）が凝集されて、高濃度かつ高粘性のインク６となる。エジェクト電極２４は、凝集されたインク６にパルス電圧を印可する。パルス電圧が印可されたインク６は、インク貯留槽２１のインク噴出部分から飛翔し、プリント配線基板１上に塗布される。ここで、エジェクト電極２４に印可される電圧は、通常、帯電電極２２に印可する電圧よりも高く、インク６の表面張力や帯電可能な成分の特性等を考慮して決定されることが好ましい。
【００４１】
なお、上記インク液の流れ、インク液濃度および各電圧設定等の各制御は、制御部において行われる。
【００４２】
このように、多品種少量生産可能なインクジェット印刷において、高濃度かつ高粘性のインク６をプリントヘッド２から飛翔させることができるため、多品種少量生産に適するとともに、プリント配線基板１上に隠ぺい力および耐擦過性の強いマーキング印刷をすることができる。また、塗膜を容易に積層できるため、代用レジスト膜の形成も容易に行うことができる。さらに、このような高濃度かつ高粘性のインク６をプリントヘッド２から水平に飛翔させるため、基板の印刷面を地面に対して垂直（縦向き）にした状態で印刷を行っても、液垂れすることなく適所に印刷することができる。
【００４３】
また、インクの定着のためには、従来から所定の乾燥時間が必要であるが、高濃度かつ高粘性のインク６を飛翔させることにより、乾燥時間がより短くなるため、印刷装置に備える乾燥装置を不要にしたり、乾燥装置を別にした場合でも短時間での定着を図ることができ、各装置の省スペース化を図ることができる。
【００４４】
本実施の形態において使用されるインク液６Ｌは、熱硬化性インク液であるように構成される。
【００４５】
従来のプリント配線基板用インクジェット印刷においては、低粘性のインク液しか用いることができないが、乾燥時間を短くするため、速乾性のＵＶ硬化性インクを用い、インク塗布後に紫外線照射することにより、乾燥時間を短くしていた。本実施の形態におけるプリント配線基板用印刷装置においては、用いられるインク液の粘性には寄らないため、凝集前のインク液６Ｌとして高粘性のインク液を用いることも可能である。そして、高粘性のインク液６Ｌとして熱硬化性インク液を用いることにより、プリント配線基板１の洗浄時等における耐薬品性、および、プリント配線基板上への電子部品装着時等における耐擦過性を高めることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態においてＵＶ硬化性インク液等の熱硬化性インク液以外のインク液６Ｌを用いたとしても何ら問題はなく、前述の課題を解決するには十分であることは、言うまでもない。
【００４７】
続いて本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は本発明の第２の実施の形態におけるプリント配線基板用印刷装置の部分概略図である。第１の実施の形態と同様の構成を有する部分は、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４８】
本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる点は、前記プリント配線基板１の印刷面を地面に対して垂直に向けた状態で搬送するための搬送装置をさらに備え、印刷される前記プリント配線基板１は、当該印刷面を地面に対して垂直に向けた状態で搬送されることである。
【００４９】
本実施の形態のプリント配線基板用印刷装置は、図３に示すように、プリントヘッド２ａと、プリントヘッド２ａを３次元移動させるための３軸移動体を含んだプリンタ本体３ａと、印刷等の指示をボタン等により入力し、印刷状態等を表示して知らせるためのパネル部（図示せず）と、印刷データを受信するための通信部（図示せず）とを具備する。また、搬送装置として、プリント配線基板１を当該プリント配線基板１の印刷面を地面に対して垂直な状態に保持するためのホルダ７と、ホルダ７に保持されたプリント配線基板１を搬送するための搬送路８と、ホルダ７の移動およびプリントヘッド２を制御するための制御部（図示せず）とを具備している。
【００５０】
ホルダ７は、プリント配線基板１を保持し、搬送路８により搬送される。プリント配線基板１が保持されたホルダ７がプリンタ本体３ａの位置まで搬送されると、プリンタ本体３ａは、通信部からのデータに基いてプリンタ本体３ａの３軸移動体を制御することによって、プリントヘッド２ａを移動させ、適所においてインク６を飛翔させることにより、マーキング印刷を行う。プリントヘッド２ａの構造は、第１の実施の形態において説明した図２と同様である。
【００５１】
これにより、プリント配線基板１にマーキング印刷する工程を全体の流れ作業の中にスムーズに導入することができ、より効率的に作業を行うことができる。
【００５２】
本実施の形態においては、図３の破線に示すように、プリンタ本体３ａに対向配置される両プリンタ本体３ｂおよびプリンタ本体３ｂに取りつけられたプリントヘッド２ｂがさらに具備されている。
【００５３】
本実施の形態において、プリント配線基板１を縦向きに搬送することにより、プリント配線基板１のどちら側の面からも同様にインク６を飛翔させることができる。プリント配線基板１の両面にマーキング印刷する場合、従来法においては、まず、片面を印刷し、乾燥後、裏面を印刷、再び乾燥させるという工程を必要としていたが、本実施の形態においては、両面を同時に印刷するとともに、乾燥も一度に終えることができる。このように、同時に両面とも印刷および乾燥することができるので、マーキング印刷工程にかかる時間を大幅に短縮することができる。
【００５４】
なお、本実施の形態において使用されるインク液６Ｌも、熱硬化性インク液であるように構成され、第１の実施の形態で述べたのと同様の効果を奏するが、これ以外のインク液を用いても構わない。
【００５５】
【発明の効果】
本発明に係るプリント配線基板用インクジェット印刷装置によれば、多品種少量生産可能なインクジェット印刷において、高濃度かつ高粘性のインクを飛翔させることができるため、多品種少量生産に適するとともに、プリント配線基板上に隠ぺい力および耐擦過性の強いマーキング印刷をすることができる。また、塗膜を容易に積層できるため、代用レジスト膜の形成も容易に行うことができる。
【００５６】
また、インクの定着のためには、従来から所定の乾燥時間が必要であるが、高濃度かつ高粘性のインクを飛翔させることにより、乾燥時間がより短くなるため、印刷装置に備える乾燥装置を不要にしたり、乾燥装置を別にした場合でも短時間での定着を図ることができ、各装置の省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるプリント配線基板用印刷装置の部分概略図である。
【図２】図１のプリント配線基板用印刷装置におけるプリントヘッドの構造を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるプリント配線基板用印刷装置の部分概略図である。
【符号の説明】
１…プリント配線基板
２…プリントヘッド
６…インク
【図１】
2004025700.tif 000003
【図２】
2004025700.tif 000004
【図３】
2004025700.tif 000005