JPS63246249A

JPS63246249A - 薄膜形成方法とその装置

Info

Publication number: JPS63246249A
Application number: JP8037687A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Hashimura; 橋村　康広; Riyoumei Men; 了明面
Original assignee: Nissha Printing Co Ltd
Current assignee: Nissha Printing Co Ltd
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-10-13

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】〈産業上の利用分野〉この発明は、金属イオンの溶出および金属粉の混入を防
止する薄膜形成方法とその装置に関する。

〈従来の技術〉従来、半導体素子の絶縁被膜や液晶表示素子の配向膜・
絶縁被膜・液晶パネルのシール材・導電被膜など、種々
の電子部品関連の機能性薄膜を形成するには、実開昭５
８−１７０８６４号に提示されたような薄膜形成装置を
用いていた。

この薄膜形成装置は、所定パターンに配列された多数の
インキセル（またはグループス）を有する平板状凹版と
被印刷体とを基台上に並べてｆｌ置する一方、凹版の近
傍に数１０〜３０．０００ｃ、　ｐ、　ｓ、の粘渡を有
する高分子溶液からなるインキを凹版のインキセルに充
填するインキ供給装置と印刷ロールとを有する印刷ロー
ル支持枠を基台に凹版と被印刷体との間で移動自在に備
えるとともに、印刷ロール支持枠にドクターを備えてい
る。この薄膜形成装置においては、インキを供給してド
クターで余分なインキをかき落とした後、印刷ロールを
凹版に圧接させつつ回転させて、印刷ロールの合成樹脂
製の柔らかい凸部の表面に上記凹版のインキセルのイン
キを所定パターンに付着させ、インキが付着した印刷ロ
ールを回転させつつ凸部のインキを被印刷体の表面に印
刷して上記所定パターンを形成するようにしたものであ
る。

ここに用いられる凹版は、支持体が鉄板であり、その表
面に電解メッキなどの方法により銅メッキが施され、表
面研磨が行われたのちにフォトリソ工程にて所定パター
ンが加工され、そののち硬度を増すために硬質クロムメ
ッキが施されている。

前記以外の構造のものとしては、たとえば圧延鋼を表面
研磨後前記と同様の手法により凹版に所定パターン加工
が施されたもの、あるいは、ステンレス板に所定パター
ンが加工されたものなどがある。

一方、ドクターブレードに関しては、通常ステンレス製
ドクター（ＳＬＩＳ４２０）　、またはスウェーデン鋼
製ドクターが用いられている。

〈発明が解決しようとする問題点〉最近、染料・顔料を含有したインキ以外に、反応性に富
んだ添加剤などを含有した各種のインキが増加している
。

しかし、インキが凹版と接触している場合、さらに詳し
くは、薄膜形成装置の機構上、インキと凹版との接触面
積が大きい場合、凹版の下地である金属層とインキとの
反応が問題となる。たとえば、インキが液晶配向膜用の
高分子溶液であるポリイミドの場合、ポリイミド中のレ
ジン自身が有する窒素元素あるいは主希釈溶剤のＮＭＰ
自身が有している窒素元素が添加剤などにより凹版から
溶出した金属イオンと錯イオンを形成し、形成された薄
膜中に金属が残存し、その薄膜特性に著しく影響を与え
る危険性があった。これは、凹版に施される硬質クロム
メッキは、内部応力により生ずるクラックやメッキ被膜
形成過程に生じるピンホールをメッキ被膜内部に有する
ものであるからである。

一方、凹版とドクターブレードとの摩擦によって凹版ま
たはドクターブレードが摩耗し、金属粉が薄膜中に混入
することもある。その金属の種類としては、凹版やドク
ターブレードを構成する鉄・クロム、・ニッケルなどが
考えられる。また、金属粉中に銅イオンが含まれること
もある。これは、凹版上のクロムメッキ層が形成される
際にメッキ浴が銅イオンによって汚染されている場合、
このクロムメッキ層が摩耗した場合、銅イオンが溶出す
ることになる。

また、不規則に摩耗したドクターあるいは凹版を用いる
ことによって、形成された薄膜の表面に荒れなどが生じ
ることもある。

したがって、この発明の目的は、上記のような問題を解
決することにあって、金属イオンの溶出と金属粉の混入
とを防止する薄膜形成方法とその装置を提供することに
ある。

〈問題点を解決するための手段〉上記目的を達成するために、第１の発明は、表面がセラ
ミックである凹版と刃先がセラミックであるドクターブ
レードとを用いて薄膜を形成するようにした。すなわち
、第１の発明は、多数の凹部が表面に形成されかつ表面
がセラミックである凹版にインキを供給し、刃先の表面
がセラミックであるドクターブレードで凹版の凹部にイ
ンキを充填し、その後印刷ロールの表面に形成された弾
性を有する凸版と前記凹版とを圧接させて印刷ロールの
凸版の表面に凹版の凹部内のインキを転移させ、次いで
印刷ロールと被印刷体とを圧接させて被印刷体の表面に
印刷ロールの凸版の表面のインキを転移させるように構
成したものである。

第２の発明は、凹版とドクターブレードの刃先の表面を
セラミックで構成するようにした。すなわち、第２の発
明は、多数の凹部を有する凹版と、この凹版に供給され
たインキを前記凹部に充填するドクターと、弾性を有す
る凸版が表面に形成され凹版との圧接により凹版の凹部
のインキが前記凸版の表面に転移し次に被印刷体との圧
接により前記インキを被印刷体表面に転移する印刷ロー
ルとからなる薄膜形成装置において、前記凹版およびド
クターの一部を構成するドクターブレードの刃先がセラ
ミックであるように構成したものである。

この発明について図面を参照しながらさらに詳しく説明
する。

第１図はこの発明の薄膜形成装置の一実施例を示す斜視
図、第２図はこの発明の凹版の一実施例を示す断面図、
第３図はこの発明のドクターブレードの一実施例を示す
断面図である。１は凹版、２はドクター、３は印刷ロー
ル、４は被印刷体、１１は凹部、２１はドクターブレー
ド、３１は凸版である。

凹版１としては、凹版１の電解銅層に所定パターンが形
成され、その上に硬質クロムメッキが厚さ１μｍ〜数μ
ｍ施されたもの、あるいはステンレス板（厚さ０．５ｍ
ｍ〜数ｃｍ）に、前述と同様の所定パターンが形成され
たものに対し、その上にセラミックコーティングが施さ
れたものである（第２図参照）。また、その形状として
は、平板状のものでもシリンダー状のものでもよい。

ドクターブレード２１としては、厚さ数１１１ｍ以下の
ステンレス板（５ＵＳ４２０　）など通常に用いられる
ものに対してセラミックコーティングが施されたもので
ある（第３図参照）。

セラミックコーティングは、少なくとも凹版１の表面、
つまりインキの接触する部分に施される。

また、ドクターブレード２１に対しては、少なくともそ
の刃先に施される。

セラミックとしては、無機窒化物・無機炭化物・無機酸
１ヒ物・複合酸化物などを用いる。

無機窒化物としては、窒化ケイ素（Ｓｉ　３Ｎ４）・窒
化チタン（ＴｉＮ）・窒化アルミニウム（ＡＩＮ）・窒
化ホウ素（ＢＮ）などを用いるとよい。無機炭化物とし
では、炭化クロム（Ｃｒ−Ｃ）・炭化ケイ素（ＳｔＣ）
・炭化チタン（Ｔｉｃ）などを用いるとよい、無機酸化
物としては、酸化アルミニウム（Ａ１．Ｏｌ）・酸化ゲ
イ素（５ｉ０２　）・酸化チタン（Ｔｉｃ２）などを用
いるとよい。複合酸化物としては、ムライト（３Ａ１２
０３・２Ｓｉ０２）　−ヘタライト（Ｌｉ２Ｏ−８ｉ０
２・Ａｌ２Ｏ３）・フォルステライト（２Ｍｇ（ＬＳｉ
０２）　　・ジルコン（Ｚｒｓｉｏ４）などを用いると
よい。

これらの無機化合物は、耐摩耗性、特に滑り窄擦性に優
れ、かつ熱衝撃性・耐薬品性に優れている。電気絶縁性
に関しても、たとえば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）
はＩＱＩＩΩ・ｃｍ、また窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）は
１０１３Ω・ｃｍの比抵抗を有している。

凹版１およびドクターブレード２１に、セラミックをコ
ーティングする方法としては、反応性スパッタリング法
・反応性イオンプレーティング法などのＰＶＤ法、ある
いは低温ＣＶＤ法・プラズマＣＶＤ法などがある。イオ
ンプレーティング法に関しては、低温（２００℃前後）
で膜厚ムラの少ないマルチアーク放電式イオンプレーテ
ィングなどの使用が可能である。低温でのイオンプレー
ティング、あるいは低温でのスパッタリングによって得
られた無機化合物被膜は、密着強度に関しても、コーテ
ィングムラに関しても問題はない。

セラミックの被膜の厚さに関しては、凹版１において０
．１μｍ〜１０μｍ、望ましくは０．５μｍ〜５゜０μ
ｍが適切である。セラミック膜厚が薄い場合、たとえば
、０．１μｍ以下の場合は下地層の硬度がそのままコー
ティング表面の硬度に反映する。一方、厚さが１０μｍ
以上の場合、凹版１に加工された所定パターンの形状お
よび深度に悪影響を及ぼし、必然的に膜厚ムラも閉著と
なる。通常、厚さが１μｍ以上であれば、セラミック自
身の硬度、たとえば窒化チタン（ＴｉＮ　）の場合、そ
の硬度は１，９００〜２．４００１（ｖが得られる。

一方、ドクターブレード２１におけるセラミックの被膜
の厚さに関しては、凹版１と同様に０．１μｍ〜１０μ
ｍ、望ましくは０．５μｍ〜５．０μｍが適切である。

セラミック膜厚が薄い場合、たとえば、０．１μｍ以下
の場合は下地層の硬度がそのままコーティング表面の硬
度に反映する。

従来の凹版（クロムメッキ仕上げ、硬度９００Ｈｖ）と
ドクターブレード（ステンレス製硬度８００１（ｖ　）
に対し、セラミックコーティングされた凹版１およびド
クターブレードはそれぞれ約３倍の寿命が得られる。こ
れは、滑り摩擦係数が小さいためなどの理由による。

以下に各種セラミック被膜の物性を示す。

炭化チタン（ＴｉＣ）硬さ　　　　　　　　　　　３，３００〜４　、０ＯＯ
Ｖ）（Ｎ溶融点　　　　　　　　　３，１６０℃密度　
　　　　　　　　　４．９２ｇ／ｃｍ３熱膨張係数（２
００〜４００℃）　７．８Ｘ　１０−６／’Ｃ電気抵抗
（２０℃）８５Ω 弾性率　　　　　　　　　４．４８　Ｘ　１０’ｋｇ／
＋ｕｎ２摩擦係数　　　　　　　　０．２５μ 適正被覆厚さ　　　　　　４〜８μｍ炭化クロム（Ｃｒ−Ｃ）硬さ　　　　　　　　　　　　１．９００〜２．２００
ＶＨＮ溶融点　　　　　　　　　１．７８０℃密度　　
　　　　　　　　６．６８８／ｃ＋ａ３熱膨張係数（２
００〜４００℃＞　　１０．３ｘｌＯ−’／℃電気抵抗
（２０℃）７５Ω 弾性率　　　　　　　　　３．８０　Ｘ　１０’ｋｇ／
ａ＋ｍ２摩擦係数　　　　　　　　０．７９μ 適正被覆厚さ　　　　　　８〜１２μｍ窒１ヒチタン（
ＴｉＮ　）硬さ　　　　　　　　　　　１，９００〜２．４００Ｖ
）ＩＮ溶融点　　　　　　　　　２．９５０℃密度　　
　　　　　　　　５．４３ｇ／ｃ＋ａ３熱膨張係数（２
００〜４００℃）　　８．３Ｘ１０−’／’Ｃ電気抵抗
（２０℃）２２Ω 弾性率　　　　　　　　　２．５６　Ｘ　１０’ｋｇ／
ｎｍ”摩擦係数　　　　　　　　０，４９μ 適正被覆厚さ　　　　　　４〜８μｍ酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ，）硬さ　　　　　　　　　　　２，２００〜２．６００Ｖ
ＨＮ溶融点　　　　　　　　　２．０４０℃密度　　　
　　　　　　　３．９８８／ｃｍ３熱膨張係数（２００
〜４００℃）　　７．７Ｘ　１０−’／”Ｃ電気抵抗（
２０℃）　　　　　　１０１４Ω弾性率　　　　　　　
　　３．９０　Ｘ　１０’ｋｇ／ｍｍ”摩擦係数　　　
　　　　　０．１５μ 適正被覆厚さ　　　　　　１〜３μｍなお、凹版１は、全体が前記の酸化アルミニウム（Ａｌ
２Ｏ３）や酸化ケイ素（５ｔ（ｈ　＞などの無機酸化物
もしくは無機窒化物など、あるいはムライト・ジルコン
コープイライト・フォルステライト・ステアタイト・コ
ープイライトなどとの複合セラミックからなるものであ
ってもよい。

印刷ロール３はその表面が弾力性を有する凸版３１が形
成されている。凸版３１の材質としては、たとえばブチ
ルゴムなどのゴム系、あるいはナイロン系樹脂などの合
成樹脂、または感光性ゴム・感光性樹脂などを用いるこ
とができる。印刷ロール３は凹版１と所定の圧力で接触
して、印刷ロール３の凸版３１に凹版１の凹部１１のイ
ンキを転移し、゛さらに印刷ロール３と被印刷体４とを
所定の圧力で接触して印刷ロール３の凸版３１上のイン
キを被印刷体４表面に転移させる。このように構成され
た薄膜印刷装置を用いて金属イオン・金属粉を含まない
薄膜を形成する。

〈実施例〉凹版としては、支持体が鉄板であり、その表面に電解メ
ッキにより銅メッキが施され、その表面に深度５〜５０
μｍ・ピッチ０．１〜０．５ｍｍのパターンを施し、さ
らに無電解メッキにより厚さ４μｍ±０．５μｍのニッ
ケルをコーティングし、さらにアーク放電式イオンプレ
ーティング法によって窒化チタン（ＴｉＮ）を厚さ３〜
４μｍコーティングしたものを使用した。

ドクターブレードとしては、厚さ０．１ｍｍのステンレ
ス板の刃先を研磨した後に窒化チタン（ＴｉＮ）を前記
の凹版と同様にして厚さ３μｍ程度にコーティングした
ものを使用した。

この条件下にてポリイミド溶液（樹脂分７．５％、粘度
８０ｃ、　ｐ、　ｓ、　／東し５Ｐ−７１０）を厚さ１
１００ｎでガラス板にコーティングした。

連続１．０００回印刷したのち凹版上の荒れを観察した
ところ、ドクターブレードによる荒れ（縦スジ）はほと
んど観察されなかった。凹版表面においても縦スジもほ
とんど観察されなかった。

〈発明の効果〉この発明は次のような優れた効果を有する。

凹版の表面およびドクターブレードの少なくとも刃先が
セラミックであるので、金属イオンが溶出せず、また金
属粉の混入も生じない。

また、凹版およびドクターブレードの耐久性が向上した
ので凹版版面およびドクターブレードの刃先にキズが生
じ難く、したがって形成された薄膜もその表面の平滑性
は優れたものとなる。

また、凹版およびドクターブレードは化学的に安定であ
るので、インキの選択範囲が拡大する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の薄膜形成装置の一実施例を示す斜視
図、第２図はこの発明の凹版の一実施例を示す断面図、
第３図はこの発明のドクターブレードの一実施例を示す
断面図である。１・・・凹版、２・・・ドクター、３・・・印刷ロール
、４・・・被印刷体、１１・・・凹部、２１・・・ドク
ターブレード、３１・・・凸版。特許出願人　日本写真印刷株式会社２１　　ドクターブレード第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多数の凹部（１１）が表面に形成されかつ表面が
セラミックである凹版（１）にインキを供給し、刃先の
表面がセラミックであるドクターブレード（２１）で凹
版（１）の凹部（１１）にインキを充填し、その後印刷
ロール（３）の表面に形成された弾性を有する凸版（３
１）と前記凹版（１）とを圧接させて印刷ロール（３）
の凸版（３１）の表面に凹版（１）の凹部（１１）内の
インキを転移させ、次いで印刷ロール（３）と被印刷体
（４）とを圧接させて被印刷体（４）の表面に印刷ロー
ル（３）の凸版（３１）の表面のインキを転移させるこ
とを特徴とする薄膜形成方法。
（２）多数の凹部（１１）を有する凹版（１）と、この
凹版（１）に供給されたインキを前記凹部（１１）に充
填するドクター（２）と、弾性を有する凸版（３１）が
表面に形成され凹版（１）との圧接により凹版（１）の
凹部（１１）のインキが前記凸版（３１）の表面に転移
し次に被印刷体（４）との圧接により前記インキを被印
刷体（４）表面に転移する印刷ロール（３）とからなる
薄膜形成装置において、前記凹版（１）およびドクター
（２）の一部を構成するドクターブレード（２１）の刃
先がセラミックであることを特徴とする薄膜形成装置。
（３）凹版（１）が平板状である特許請求の範囲第２項
に記載の薄膜形成装置。
（４）凹版（１）がシリンダー状である特許請求の範囲
第２項に記載の薄膜形成装置。
（５）セラミックがコーティングによって形成されたも
のである特許請求の範囲第２〜４項のいずれかに記載の
薄膜形成装置。
（６）セラミックが無機窒化物である特許請求の範囲第
５項に記載の薄膜形成装置。
（７）セラミックが無機炭化物である特許請求の範囲第
５項に記載の薄膜形成装置。
（８）セラミックが無機酸化物または複合酸化物である
特許請求の範囲第５項に記載の薄膜形成装置。
（９）セラミックの厚みが０．１μｍ〜１０μｍである
特許請求の範囲第２〜８項のいずれかに記載の薄膜形成
装置。
（１０）セラミックが、反応性スパッタリング法あるい
は反応性イオンプレーティング法・プラズマＣＶＤ法な
どの比較的低温によって形成された特許請求の範囲第２
〜９項のいずれかに記載の薄膜形成装置。