(57)【要約】【課題】回転ローラを用いて液体セラミックを印刷する場合に、回転ローラによる液体セラミックの固形粒子の引きずり痕や、液体セラミックの塗布ムラが発生することなく均一な厚さで印刷する。【解決手段】被印刷物の印刷領域に印刷する液体セラミック印刷方法であって、前記被印刷物の印刷領域に対して開口部を有するマスク１を前記印刷領域上に載置するステップと、前記マスク上に液体セラミック４を供給するステップと、前記マスク上に回転ローラ２を当接させ転動させるステップとを備え、前記回転ローラが転動する際に転動する方向に供給された前記液体セラミックを前記回転ローラ外周面に付着させつつ前記液体セラミックを前記マスクの開口部１ａを介して前記被印刷物の印刷領域に印刷する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被印刷物の印刷領域に印刷する液体セラミック印刷方法であって、前記被印刷物の印刷領域に対して開口部を有するマスクを前記印刷領域上に載置するステップと、前記マスク上に液体セラミックを供給するステップと、前記マスク上に回転ローラを当接させ転動させるステップとを備え、前記回転ローラが転動する際に転動する方向に供給された前記液体セラミックを前記回転ローラ外周面に付着させつつ前記液体セラミックを前記マスクの開口部を介して前記被印刷物の印刷領域に印刷する液体セラミック印刷方法。
【請求項２】
前記回転ローラが転動する際に、印刷中に発生しうる前記液体セラミックの固形粒子を乗り越えるか押し潰す請求項１に記載の液体セラミック印刷方法。
【請求項３】
前記回転ローラの転動は前記マスクと滑りを生じない回転である請求項１又は２に記載の液体セラミック印刷方法。
【請求項４】
液体セラミックを被印刷物の印刷領域に印刷する液体セラミック印刷装置において、前記被印刷物の印刷領域に対して開口部を有するマスクと、前記マスク上に液体セラミックを供給する供給装置と、前記マスク上に当接し転動する回転ローラとを備え、前記回転ローラが転動する際に転動する方向に供給された前記液体セラミックを前記回転ローラ外周面に付着させつつ前記液体セラミックを前記マスクの開口部を介して前記被印刷物上に印刷する液体セラミック印刷装置。
【請求項５】
前記開口部は前記印刷領域に対して全範囲で開口している請求項４に記載の液体セラミック印刷装置。
【請求項６】
前記回転ローラの直径は３ｍｍ以上１５ｍｍ以下である請求項４又は５に記載の液体セラミック印刷装置。
【請求項７】
前記回転ローラは、金属、プラスチック、ガラス又はセラミックで形成されている請求項４から６のいずれか１つに記載の液体セラミック印刷装置。
【請求項８】
前記回転ローラの非印刷面に高摩擦物を設けた請求項７に記載の液体セラミック印刷装置。
【請求項９】
前記マスク上の前記液体セラミックの残量を検出する検出部と、供給装置の前記液体セラミックの供給量を調整する制御部を備えた請求項４から８のいずれか１つに記載の液体セラミック印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体セラミックを印刷する液体セラミック印刷方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、液体セラミックは帯電防止効果によって塵・ゴミが反発して付きにくく、親水性膜効果により汚れにくいことから家屋に塗ったり、モルタル材に混入されてきた。しかし、近年、電子機器や電子部品などの放熱用材料として、液体セラミックが着目されている。この液体セラミックを電子機器部品などの放熱体の所望の位置に付着させる方法としては、マスクを介してスプレーにより散布する方法と、スクリーン印刷が考えられる。しかしながら、スプレーにより散布する方法は放熱体の所望の位置のみならずマスク上にも散布されることから、高価な液体セラミックが無駄に消費されるという問題点がある。また、液体セラミックが速乾性であるので、散布後、約５分程度で大きさが約０．５ｍｍ程度の固形粒子が発生してスプレーのノズルが詰まる。
【０００３】
そこで、本発明者は、以下に示すような多数のメッシュを印刷部に設けたメッシュマスクを被印刷面に載置し、マスク上をへら状のスキージを摺接して移動させスクリーン印刷を行った。
・メッシュを構成する線数：１８０本／ｉｎｃｈ
・メッシュを構成する線の線径：４８μｍ
・メッシュ部のマスク厚：７６μｍ
・メッシュ部の開口部の割合：４４％
しかしながら、液体セラミックの塗布の際に発生し易い約０．５ｍｍ程度の固形粒子がメッシュマスクに詰まりやすく、このためそのメッシュマスクを連続して使用することができなくなった。
【０００４】
そこで、前記メッシュマスクの代わりに、印刷領域に対して全て開口した開口部を有するマスクを用いて前記と同様のへら状のスキージによりスクリーン印刷を行ってみた。
【０００５】
しかしながら、液体セラミックに発生しやすい約０．５ｍｍ程度の固形粒子はマスク厚（上記の例では７６μｍ）より大きいため、マスク上より突出し印刷時に摺接し移動するへら状のスキージにより引きずられた。このため印刷面に、引きずり痕が発生した。
【０００６】
そこで、引きずり痕の発生を防止するために、へら状のスキージの代わりに回転ローラを用いる方法が考えられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図７は従来の回転ローラを使用した印刷機を示すものである。図７において、回転ローラ１２０は取り付け板１１８の下側にあるローラ支持板１１９を介して取りつけられ、取り付け板１１８はシリンダ１１７によって上下に摺動する。また、スクリーン印刷機では、一対のタイミングプーリ１１２にタイミングベルト１１３が巻き掛けられ、その一方のタイミングプーリ１１２はモータ１１４によって正転又は逆転される。タイミングベルト１１３にスライダ１１５が一体に設けられ、スライダ１１５によってシリンダ１１７が左右に移動し、シリンダ下方に取り付けられている回転ローラ１２０を転動させる。
【０００８】
以上のように構成された印刷機について、以下、その動作について説明する。図７において、回転ローラ１２０はモータ１１４が正転又は逆転されることによって左右に移動するスライダ１１５に取り付けられているシリンダ１１７を介して上下に摺動し、マスク１１１との接触時にクリームはんだ１２３、厚膜ペーストなどが供給されたマスク１１１上で転動することにより、マスク１１１にエッチングされた穴１２４を通して、スクリーン下側のプリント配線基板上にクリームはんだ１２３、厚膜ペーストなどを押し出す。
【０００９】
【特許文献１】
特開平２−１７７４９６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のようにクリームはんだ１２３を印刷する場合であれば、単に回転ローラ１２０がマスク１１１上を転動するというだけで印刷可能だが、これを液体セラミックに適用すると種々の問題点を有していた。
【００１１】
まず、回転ローラ１２０の材質がウレタンゴムのため、弾性変形によって図８に示すようにマスクの開口部１１１ａに回転ローラの接触面１２０ａが入り込み、膜厚が均一な印刷転写形状が得られないという問題点を有していた。
【００１２】
このため、回転ローラ２の材質を金属やプラスチックに替えてみたところマスク１と回転ローラ２との外周面とで滑りを生じ（図６（ａ）に示す）、回転ローラ２が回転ムラを生じながらマスク１上を移動し印刷方向と垂直方向に印刷ムラ４ｆ（図６（ｂ）に示す）が生じるという問題点が生じた。
【００１３】
そこで、前記回転ローラ２の印刷面ではない外周面に摩擦係数の高い、例えばウレタンゴム性のローラ部５を設け、マスク１と滑りを生じないようにし、連続的に回転するようにした。しかし、液体セラミックは低粘度（約２ｃｐｓ）、速乾性（約５分で固形粒子が発生）の物質なため、比較的回転ローラ径が大きい場合には、回転ローラ外周に波状の模様４ｂ（図５（ｃ）に示す）が生じ、この模様４ｂが印刷方向と平行に印刷転写形状に転写され印刷方向と平行な印刷ムラ４ｃ（図５（ｃ）に示す）を生じるという問題点が生じた。
【００１４】
本発明は上記の問題点を解決し、回転ローラを用いて液体セラミックを印刷する場合に回転口―ラによる液体セラミックの固形粒子の引きずり痕や液体セラミックの印刷ムラが発生することなく、均一な厚さで印刷することができる液体セラミック印刷方法及び印刷装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、被印刷物の印刷領域に対して開口部を有するマスクを印刷領域上に載置し、マスク上に液体セラミックを供給し、マスク上に回転ローラを当接させ転動させ、回転ローラが転動する際に転動する方向に供給された液体セラミックを前記回転ローラ外周面に付着させつつ液体セラミックをマスクの開口部を介して被印刷物の印刷領域に印刷するようにしたことを特徴とする。これにより、回転ローラの外周面に液体セラミックを付着させつつ回転ローラが転動して印刷していくので、液体セラミックを引きずることもなく一様に印刷することができる。
【００１６】
本発明の請求項１に記載の液体セラミック印刷方法は、被印刷物の印刷領域に印刷する液体セラミック印刷方法であって、前記被印刷物の印刷領域に対して開口部を有するマスクを前記印刷領域上に載置するステップと、前記マスク上に液体セラミックを供給するステップと、前記マスク上に回転ローラを当接させ転動させるステップとを備え、前記回転ローラが転動する際に転動する方向に供給された前記液体セラミックを前記回転ローラ外周面に付着させつつ前記液体セラミックを前記マスクの開口部を介して前記被印刷物の印刷領域に印刷することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、回転ローラが転動する際に、印刷中に発生しうる液体セラミックの固形粒子を乗り越えるか押し潰すことを特徴とする。このようにすることにより、固形粒子を引きずることがなく一様な印刷面を得ることができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明は、回転ローラの転動はマスクと滑りを生じない回転であることを特徴とする。このようにすることにより、回転ローラの外周面に液体セラミックの一様な膜を生じさせ均一な厚さでムラなく印刷することができる。
【００１９】
また、請求項４に記載の発明は、液体セラミックを被印刷物の印刷領域に印刷する液体セラミック印刷装置において、前記被印刷物の印刷領域に対して開口部を有するマスクと、前記マスク上に液体セラミックを供給する供給装置と、前記マスク上に当接し転動する回転ローラとを備え、前記回転ローラが転動する際に転動する方向に供給された前記液体セラミックを前記回転ローラ外周面に付着させつつ前記液体セラミックを前記マスクの開口部を介して前記被印刷物上に印刷する液体セラミック印刷装置であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１及び４に記載の発明のようにすると、回転ローラの外周面に液体セラミックを付着させつつ回転ローラが転動して印刷していくので、回転ローラ面は常に一様な液体セラミックの膜ができ、液体セラミックを引きずることもなく一様に印刷することができる。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明は、開口部は印刷領域に対して全て開口している請求項４に記載の液体セラミック印刷装置であることを特徴とする。このようにすることにより、固形粒子が発生してもマスクには全く引っかかるものが無く一様な印刷面を得ることができる。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明は、回転ローラの直径は３ｍｍ以上１５ｍｍ以下である請求項４又は５に記載の液体セラミック装置であることを特徴とする。このようにすると、回転ローラの外周面には常に一様な液体セラミックの膜ができ、かつ、印刷ムラが無く一様な印刷面を得ることができる。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明は、回転ローラは、金属、プラスチック、ガラス又はセラミックである請求項４から６のいずれか１つに記載の液体セラミック印刷装置であることを特徴とする。このようにすると、回転ローラが弾性変形することなく一様な印刷面を得ることができる。
【００２４】
また、請求項８に記載の発明は、回転ローラの非印刷面に高摩擦物を設けた請求項７に記載の液体セラミック印刷装置であることを特徴とする。このようにすると、回転ローラがマスクと滑りを生じることなく確実に回転しつつ移動し固形粒子を乗り越え、又は押し潰すことができ、滑りを生じた不連続な回転ローラの回転で生じる印刷ムラを生じない。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明は、マスク上の液体セラミックの残量を検出する検出部と、供給装置の液体セラミックの供給量を調整する制御部を備えた請求項４から８のいずれか１つに記載の液体セラミック印刷装置であることを特徴とする。このようにすると、速乾性で高価な液体セラミックを最適に供給することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）は本発明に係る液体セラミック印刷方法の一実施の形態を示す説明図、図１（ｂ）は図１（ａ）の被印刷物と印刷面を示す平面図、図２は図１の回転ローラを回転させない場合の印刷結果図、図３（ａ）は図１の回転ローラ径が３〜１５ｍｍの場合の液体セラミックの状態を示す説明図、図３（ｂ）は図１の回転ローラ径が１８ｍｍの場合の液体セラミックの状態を示す説明図である。
【００２７】
本発明では、図１に示すように被印刷物の印刷領域を決定するためのマスクとして、従来技術で示した印刷箇所を多数のメッシュで構成したメッシュマスクではなく、印刷領域が全範囲で開口した開口部１ａを有するマスク（以下、１穴マスク又は１穴スクリーンとも言う）１を用いて回転ローラ２により被印刷物３に液体セラミック４の印刷を行う。マスク１の厚さは約８０μｍである。このマスク１の厚さが、液体セラミック４を印刷した際、略印刷厚になる。ちなみに、液体セラミックは速乾性であるので、自然乾燥状態で、５分間程度で大きさが約０．５ｍｍ程度の固形粒子が発生する。この固形粒子はマスクの厚さ８０μｍより大きい。
【００２８】
そこで、回転ローラ２の直径の違うものを種々用意し、略３０ｍｍ／ｓでマスク上を転動させつつ水平移動させた。印刷した結果を図５（ｂ）、（ｃ）に示す。直径が３ｍｍ、５ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍの回転ローラ２は、液体セラミックの固形粒子を引きずることもなく、一様な厚さが得られ、印刷結果は良好であった（図５（ｂ）４ｄに示す）。ところが、直径１８ｍｍの場合には、図５（ｃ）に示すように回転ローラの外周面に高粘度化した液体セラミックが付着しているため、波状の模様４ｂが回転ローラ２の外周面に生じ、その模様４ｂが印刷面に転写され、波状の形状の印刷ムラ４ｃが印刷方向と平行に発生した。以上の実験結果から回転ローラの直径は３ｍｍ以上１５ｍｍ以下が好適であった。
【００２９】
この理由は、回転ローラの直径φが小さい場合（３ｍｍ、５ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍ）では、図３（ａ）に示すように回転ローラ２の表面の周りに液体セラミック４が均一に広がって膜を形成し、ムラが発生しないが、直径φが大きい場合（１８ｍｍ）には、図３（ｂ）に示すように回転ローラ２の表面の周りに液体セラミック４が十分に広がらずにムラが発生するためである。
【００３０】
図５（ｃ）に示すような波状の模様４ｂは、速乾性のある液体セラミックの水分が一部乾燥して、高粘度の液体セラミックとなり、回転ローラ２の周りに付いたためである。つまり、液体セラミックを回転ローラ２上で乾燥させないためには、液体セラミックをなるべく空気に触れさせなければよい。そこで、本発明では、回転ローラ２の径を小さくし、回転ローラ２の回転中に回転ローラ２の周面に液体セラミックが存在する時間を短くし、印刷時には常に、次々と新たな液体セラミックが周面を覆うようにした。これによって印刷方向と平行な液体セラミックの印刷ムラ４ｃが発生することを防ぐことができる。
【００３１】
ちなみに、小さい（３ｍｍ、５ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍ）回転ローラの回転を止めて従来技術で説明したスキージのようにマスク１上を摺接させるようにして印刷したところ、固形粒子を引きずった線状の跡４ｅ（図２に示す）が発生し、かつ、印刷方向に垂直な方向に印刷ムラ４ｆ（図６に示す）が発生した。
【００３２】
上述したように、液体セラミックの印刷には、回転ローラ２の外周に液体セラミック４を付着させつつ回転ローラ２を連続的に転動させることが好ましい。つまり、図５（ｃ）に示すような印刷ムラ４ｃを生じさせないためには、回転ローラ２の周面に常に低粘度の液体セラミックが広がっていることが望ましく、図６（ｂ）に示すような横方向の印刷ムラ４ｆを生じさせないためには連続的な回転が必要となる。
【００３３】
＜液体セラミック印刷装置＞
図４は本発明に係る液体セラミック印刷装置の一実施の形態を示す説明図、図５（ａ）は図４の回転ローラ・スクリーン版を示す平面図であり、図５（ｂ）は図４（ａ）の回転ローラ径が３〜１５ｍｍの場合の印刷状態を示す説明図であり、図５（ｃ）は図４（ａ）の回転ローラ径が１８ｍｍの場合の印刷状態を示す説明図であり、図６（ａ）は図４の回転ローラが不連続に回転する場合を示す説明図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の場合の印刷結果を示す説明図である。
【００３４】
図４において、被印刷物３を載置して位置決めするための位置決めステージ７は昇降駆動装置８により昇降可能であり、また、被印刷物３は位置決めステージ７の上流（図の左端）から下流（図の右端）に搬送可能である。被印刷物３の上方には、マスク１を有するスクリーン版１ｂが配置され、スクリーン版１ｂの上方には印刷ヘッド９が水平往復駆動装置１０により矢視Ｖの水平方向に往復移動可能に配置されている。
【００３５】
印刷ヘッド９は、セラミック供給装置１２と、セラミック残量検出センサ１１と、往復移動により２枚の被印刷物３に印刷可能なように２つの回転ローラ２ａ、２ｂが設けられている。回転ローラ２ａ、２ｂはそれぞれ、モータＭ１、Ｍ２に連結されて昇降可能に構成されている。
【００３６】
回転ローラ２がマスク１上を転動しつつ移動する際に、回転ローラ２がマスク１と滑りを生じつつ移動すると、図６（ｂ）に示すような印刷方向とは垂直方向の印刷ムラ４ｆが生じるので、前記滑りを生じないようにしなければならない。このために、２つの方法がある。
【００３７】
第１の方法は、回転ローラ２を回転する駆動源（図示せず）による回転ローラ２の外周面の周速度と水平移動駆動装置１０による回転ローラ２の水平移動速度とを同期させ一致させる方法である。
【００３８】
第２の方法は、上記のような回転ローラ２の回転駆動源が無く、回転ローラ２とマスク１との摩擦により回転ローラ２を回転する場合は、上記回転ローラの材質では一般的に摩擦係数が小さいので、回転ローラ上の非印刷箇所に、高摩擦の、例えばウレタンゴムなどで作られた摩擦ローラ５を設けることで、マスク１上に押し付けられた回転ローラ２がマスク１との摩擦により水平往復駆動装置１０による水平移動速度に同期して連続的な回転ができる。なお、図５（ａ）に示す摩擦ローラ５は回転ローラ２の径より大きく示しているが、モータＭ１、Ｍ２により加圧することで、摩擦ローラ５は弾性変形し、マスク１に接する面は回転ローラ２と同一面を成すようになる。
【００３９】
図４は位置決めステージ７が上方（波線で示す位置）に移動し、回転ローラ２ａが下降した印刷状態を示している。図５（ａ）は図４の要部を示した平面図であり回転ローラ２が液体セラミック４の印刷を開始する前の状態を示し、回転ローラ２の両端には、マスクの開口部の広さに応じた軸方向に移動可能な横漏れ防止・掻き取りブレード６と、ウレタンゴムなどからなる摩擦ローラ５が取り付けられている。
【００４０】
セラミック供給装置１２は常に低粘度の液体セラミックを印刷転写された液体セラミックと同じ量だけ供給し、セラミック残量検出センサ１１によってその量を調整する。これによって、マスク上の液体セラミックが高粘度化することを防ぐ。
【００４１】
なお、上記回転ローラの材質は、弾性率が１０Ｍｐａ以上の材質である、例えば金属、プラスチック、ガラス又はセラミックが好ましい。これにより従来技術で示した回転ローラが弾性変形してマスクの開口部へ入り込み印刷面の一様性を阻害するというような問題を生じることもない。
【００４２】
また、図４に示したように温湿度調整器１３を設け、印刷環境を高湿度に保つことで液体セラミックを乾燥しにくくすることは上記の実施例に加えて印刷状態を良好に保つ効果を有する。以上の制御は入出力装置１５から情報を制御装置１４に入出力することで行える。
【００４３】
また、図４、５に示すように印刷範囲をカバーするように横洩れ防止・掻き取りブレード６を設けることで、液体セラミックを必要な範囲に収めて置くことができ有効に使用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被印刷物の印刷領域に対して全て開口したマスクと回転ローラにより印刷するので、液体セラミックの速乾性により発生するマスク厚より大きな固形粒子による引きずり痕を防止することができ、また、液体セラミックが周面に十分に広がる程度の小さな径の回転ローラが連続的に回転することによって印刷するので、回転ローラによる液体セラミックの印刷ムラを防止することができる。また、それによって、マスクの領域、厚さと同等の膜厚である液体セラミックを被印刷物に印刷することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）  本発明に係る液体セラミック印刷方法の一実施の形態を示す説明図
（ｂ）  図１（ａ）の被印刷物と印刷面を示す平面図
【図２】図１の回転ローラを回転させない場合の印刷結果図
【図３】（ａ）  図１の回転ローラ径が３〜１５ｍｍの場合の液体セラミックの状態を示す説明図
（ｂ）  図１の回転ローラ径が１８ｍｍの場合の液体セラミックの状態を示す説明図
【図４】本発明に係る液体セラミック印刷装置の一実施の形態を示す説明図
【図５】（ａ）  図４の回転ローラ・スクリーン版を示す平面図
（ｂ）  図４（ａ）の回転ローラ径が３〜１５ｍｍの場合の印刷状態を示す説明図
（ｃ）  図４（ａ）の回転ローラ径が１８ｍｍの場合の印刷状態を示す説明図
【図６】（ａ）  図４の回転ローラが不連続に回転する場合を示す説明図
（ｂ）  図６（ａ）の場合の印刷結果を示す説明図
【図７】従来技術を示す説明図
【図８】図７のマスクと回転ローラを示す説明図
【符号の説明】
１  マスク（１穴マスク、１穴スクリーン）
１ａ  開口部
１ｂ  スクリーン版
２、２ａ、２ｂ  回転ローラ
３  被印刷物
４  液体セラミック
４ｂ  波状の模様
４ｃ、４ｆ  印刷ムラ
４ｅ  線状の跡
５  高摩擦物（ローラ部、摩擦ローラ）
６  横漏れ防止・掻き取りブレード
７  位置決めステージ
８  昇降駆動装置
９  印刷ヘッド
１０  水平往復駆動装置
１１  セラミック残量検出センサ
１２  セラミック供給装置
１３  温湿度調整器
１４  制御装置
１５  入出力装置
Ｍ１、Ｍ２  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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