JP5531019B2 - 薄膜表面上の物質パターンを硬化せしめる装置及び方法 - Google Patents
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Description
本発明はさらに、薄膜表面上の物質パターンを硬化せしめる方法に関する。
特許文献1には、金属ナノインクを施された基板がコンベアーに導かれてストロボライト・ヘッドの下を通る光子硬化システムが記述されている。ナノインクは、粒径がナノメーター単位の金属微粒子の油中または水中分散物を含んで成る。これら微粒子に使用される金属は、導電性が高く容易に酸化されないという理由により銀が普通であるが、銅のような他の金属も使用可能である。粒径がナノメーター単位の微粒子を使用することにより、形成される導電性パターンの高い解像度を実現することができる。ストロボライト・ヘッドは、キセノン閃光ランプのような光子放射源を含んで成る。
特許文献2に、インクジェット印刷方法ならびに印刷装置が記述されていることが注目される。その図2に、印刷によるインク層を設けられた薄膜が、それぞれ反射鏡を有する第1及び第2の光源の間を輸送される装置が示されている。
しかるに、特許文献2には、それらの反射鏡が光源によって放射された光をどのようにしてマッピングするかが具体的に述べられていない。
前記装置の効率を改善して、ランプの出力を高めることなく高い処理量を可能ならしめることが望まれる。
− 目的平面内で該薄膜を輸送するための輸送手段と;
− 該目的平面の第1の側に配置され、該薄膜が透明であるような波長領域の光子線を放射する光子放射源と;
− 該光子放射源から該目的平面中に放射される該光子線をマッピングするために該目的平面の互に相反する側に配置された第1及び第2の凹面をなす反射面であって、該光子放射源が第1の凹面をなす該反射面と該目的平面の間に配置されている反射面と、を含んで構成され、
該光子放射源から放射された該光子線が第1及び第2の凹面をなす該反射面によって該目的平面内に集束される。
本発明のさらなる一つの面により、薄膜表面上の物質パターンを硬化させる方法が提供される。 この方法は:
− 目的平面内で薄膜を輸送する工程と;
− 該目的平面の第1の側から、該薄膜が透明であるような波長領域の光子線を放射する工程と;
− 放射された該光子線の第1の部分を、該目的平面に向けて反射することにより直接マッピングする工程と;
− 該放射された光子線の、該薄膜を透過した第2の部分を、該目的平面に向けて反射することによりマッピングする工程とを含んで構成され、
マッピングされる該光子放射源の該光子線の第1及び第2の部分が該目的平面内に集束される。
本発明の装置及び方法においては、光子放射源から放射された光子線は、反射面によってマッピングされる。「反射性」とは、表面で反射される光子線の分量が大であって、関係する波長領域における反射率が典型的には50%より大、さらに典型的には80%より大であることを意味する。
光子放射源から直接放射された光子線だけではなく、目的平面を透過して、他の方法では失われたであろうが、再度目的平面に向けて反射される光子線も、対象物質の照射に使用される。光子線は、硬化されるべき物質に吸収され尽くすまで、繰り返し反射され得る。基板が透明であるような波長を有する光子線を使用すれば、光子線はその波長によって目的平面を透過し得る。「透明である」とは、関係領域を透過する際の光子線の減衰が小であって、関係する波長における透過率が典型的には50%より大、さらに典型的には80%より大であることを意味する。
それによって、効率の増大、すなわち基板が単に両側から2個の放射源によって照射されただけで得られるよりも実質的に高い効率が得られる。実地の状況では、例えば光子線の10%が硬化されるべき物質によって吸収され、残りは透過する。多数回の反射を利用する本発明の装置では、光子線の80%が吸収され得る。したがって、800%もの効率増大が達成される。
− 薄膜210を目的平面O内で輸送する工程と;
− 目的平面Oの一方の側から、薄膜210が透明である波長領域の光子線を放射する工程と;
− 放射された光子線の第1の部分を直接目的平面Oに向けて反射することによりマッピングする工程と;
− 薄膜を透過した光子線の第2の部分を目的平面Oに向けて反射することによりマッピングする工程と;
を含んで構成される方法が実行される。マッピングされる光子放射源の光子線の第1部分及び第2部分は、目的平面内に集束される。
上の表に示す結果は、加熱焼結では全く導電性を得ることができないことを示している。これは多分、加熱プロセスの間に生ずる金属化合物の酸化に起因するのであろう。図6の装置を用いる閃光焼結によれば、このプロセスはきわめて迅速であってCuの酸化される量はごく限られているので、導電性の明らかな改善が得られる。
F:インク線の表側だけから照射
B:インク線の裏側だけから照射
F+B:インク線の表側と裏側から同時に照射
作業モードFは、図のII−II線の右側にある上下の反射面を光子線吸収層で覆い、薄膜を楕円筒の長軸Lと上記II−II線によって定義される平面内に、該薄膜10の印刷された表面を左に向けて位置決めすることによって実現した。同様にして、作業モードも、同じ実験装置内で薄膜10の印刷された表面を右に向けることによって実現された。
変数TSは、照射の結果インクが導電性を示し始める時間を示す。従ってTS=0ならば、インク線は照射されると直ちに抵抗値を減じ始める。実験1及び3の用語R30は、30秒間の照射後に得られた抵抗値を指す。30秒間の照射は、両側から照射されたインク線(F+B)が焼結し始める時点から始まる。実験2の用語R60は、60秒間の照射後に得られた抵抗値を指す。
変数γは、両側からの照射によって得られる改善を示す。この変数γは、次式によって算出される:
10 基板
14 放射源
20 装置
32 クランプ
34 クランプ
34 輸送手段
40 光子放射源
40 発光体
40 放射源
50 管
52 反射面
52 第1反射面
52 筒形表面
52 楕円筒形表面
54 反射面
54 第2反射面
54 筒形表面
54 楕円筒形表面
56 両端
56 末端部品
57 両端
57 末端部品
110 薄膜
120 装置
135 案内手段
140 光子放電源
140 発光体
150 管
152 反射面
152 筒形表面
154 反射面
154 筒形表面
158 第1スリット
210 薄膜
220 装置
236 ローラの形の案内手段
236 ローラ
236 輸送手段
238 ローラの形の案内手段
238 ローラ
238 輸送手段
240 発光体
240 光子放電源
250 装置
250 管
252 反射面
252 第1反射面
252 筒形表面
254 反射面
254 第2反射面
254 筒形表面
256 末端部品
257 末端部品
258 第1スリット状開口
259 第2スリット状開口
261 通気手段
262 通気手段
272 供給ローラ
274 収納ローラ
280 制御装置
290 プリントヘッド
340 発光体
352 第1反射面
352 筒形表面
354 第2反射面
354 筒形表面
358 第1スリット状開口
359 第2スリット状開口
2a 長径
2b 短径
135a ローラ
135b ローラ
135c ローラ
135d ローラ
340a 管状発光体
352a 第1焦点線
352b 第2焦点線
354a 第1焦点線
354b 第2焦点線
Croll1 信号
Croll2 信号
Cvent 信号
H 隙間
L 長軸
O 平面
Claims (10)
- 薄膜(10;110;210)表面上の物質パターンを硬化せしめるための装置(20;120;220)であり:
−目的平面(O)内で該薄膜を輸送するための輸送手段(32,34;135;2
36,238)と;
−該目的平面の第1の側に配置され、該薄膜が透明であるような波長領域の光子線
を放射する光子放射源(40;140;240)と;
−該光子放射源から放射される該光子線を該目的平面中にマッピングするために該
目的平面の互に相反する側に配置された第1及び第2の凹面をなす反射面(52,54;
152,154;252,254)であって、該光子放射源が第1の凹面をなす該反射面
と該目的平面の間に配置されている反射面と、を含んで構成され、
該光子放射源から放射された該光子線が第1及び第2の凹面をなす該反射面(52,54;152,154;252,254;352、354)によって該目的平面中に集束され、
該光子放射源が1個の長軸(L)を有する管状の発光体(40;140;240;340)であり、第1及び第2の凹面をなす該反射面(52,54;152,154;252,254;352,354)が該長軸(L)に沿って拡がる筒形面であり、
第1及び第2の凹面をなす該反射面(352,354)のそれぞれが第1及び第2の焦点線(352a,352b,354a,354b)を有し、
第1及び第2の凹面をなす該反射面の第2の該焦点線(352b、354b)が、該目的平面(O)内で少なくとも実質的に相互一致し、
該管状発光体(340)が第1の凹面をなす該反射表面(352)の第1の該焦点線(352a)と少なくとも実質的に相互一致し、
第1及び第2のスリット形の開口(258,259;358,359)が第1及び第2の該反射面(252,254;353,354)の間に定義されており、第1及び第2のスリット形の該開口(258,259;358,359)は実質的に一致している第2の焦点線(352b,354b)について互いに反対側となる位置に長軸の方向に伸び、該輸送手段は運転状態中、第1のスリット形の該開口(258;358)を経由して第1及び第2の該反射面の間にある該目的平面(O)へと該薄膜をガイドし、そこから第2のスリット形の該開口(259;359)を経由して送り出される案内手段(236、238)を形成すること、
を特徴とする装置。 - 該筒形面(52,54;152,154;252,254;352,354)が楕円筒
形面であることを特徴とする、請求項1に記載の装置。 - 第2の凹面をなす該反射面(354)の第1の該焦点線(354a)と少なくとも実質的に一致する、さらに1個の管状の発光体(340a)を有することを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 第1及び第2の該反射面(52,54;152,154;252,254)が管(50;150;250)の内側表面によって形成されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の装置。
- 第1及び第2の該反射面が、それらの末端で末端部品(56,57)によって互いに連結されており、該筒形表面及び該末端部品が実質的に閉鎖された環境を形成することを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の装置。
- 第1及び第2の凹面をなす該反射面が、第1及び第2のスリット形の該開口によって形成される面積の少なくとも5倍の総面積を有することを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 該末端部品(256,257)が、それぞれ1個の通気手段(261,262)を備えていることを特徴とする、請求項5に記載の装置。
- 基板の物質が被着されている側と反対側の基板の側に配置されている1個の単一光子放射源を有することを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 請求項1に記載の装置1基を含み、さらに少なくとも該光子放射源を制御するための1基の制御装置を含むことを特徴とするシステム。
- 薄膜表面上の物質パターンを硬化せしめる方法であって:
−薄膜を1個の目的平面内で輸送する工程と;
−該目的平面の一方の側から、該薄膜が透明である波長領域の光子線を、1個の長
軸を有する管状発光体によって放射する工程と;
−放射された該光子線の第1の部分を、該長軸に沿って拡がる第1の凹面をなす筒
形反射面で直接該目的平面に向けて反射することによりマッピングする工程と;
−該薄膜を透過した該光子線の第2の部分を、該長軸に沿って拡がる第2の凹面を
なす筒形反射面で該目的平面に向けて反射することによりマッピングする工程と、を含ん
で構成され、
マッピングされる該光子放射源の該光子線の該第1部分と該第2部分が該目的平面内に集束され、
第1及び第2の凹面をなす該反射面のそれぞれが第1及び第2の焦点線を有し、
第1及び第2の凹面をなす該反射面の第2の該焦点線が、該目的平面内で少なくとも実質的に相互一致し、
該管状発光体が第1の凹面をなす該反射面の第1の該焦点線と少なくとも実質的に相互一致し、
第1及び第2のスリット形の開口(258,259;358,359)が第1及び第2の該反射面(252,254;353,354)の間に定義されており、第1及び第2のスリット形の該開口(258,259;358,359)は実質的に一致している第2の焦点線(352b,354b)について互いに反対側となる位置に長軸の方向に伸び、該輸送手段は運転状態中、第1のスリット形の該開口(258;358)を経由して第1及び第2の該反射面の間にある該目的平面(O)へと該薄膜をガイドし、そこから第2のスリット形の該開口(259;359)を経由して送り出される案内手段(236、238)を形成すること、
を特徴とする方法。
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