JP2007106077A - 印刷機 - Google Patents

Abstract

【課題】マスタ板又はワーク板に対するローラの位相を正確に決定することによって精密な印刷を行うことができる印刷機を提供する。
【解決手段】ローラの端部には、ベアラロール１１と、ピニオン１５とが設けられ、本体側には、ベアラロール１１が当接するベアラレール１２と、ピニオン１５に噛合するラック１６とが設けられ、ベアラロール１１およびベアラレール１２は、ローラとマスタ板又はワーク板との間でインキを転移するインキ転移時に当接するとともに、ローラとマスタ板又はワーク板との間でインキを転移しない非インキ転移時に離間し、ピニオン１５及びラック１６は、インキ転移時に離間するとともに、ローラとマスタ板又はワーク板との間でインキを転移する直前のインキ転移直前時に噛合することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、高精度な印刷を実現する印刷機に関するものである。

液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイのパターンを平板状のガラス基板やセラミックス基板に形成する一手法として、印刷方式が提案されている。この印刷方式は、例えば、マスタ板およびワーク板（ガラス基板等の被印刷物）と、ローラ転写胴とを相対的に並進移動させて、マスタ板のパターンをローラ転写胴に転写し、そのパターンをローラ転写胴からワーク板に転写する（特許文献１及び特許文献２参照）。

特開平５−１８５５８６号公報 特開平６−１４３５３５号公報

精密な印刷を行うためには、マスタ板およびワーク板に対するローラ転写胴の位相を正確に決定する必要がある。
マスタ板およびワーク板とローラ転写胴との位相調整をラック・ピニオン機構によって行う場合、確動装置であるためスリップがないという点で信頼性が高いものの、位相精度がラック歯形のピッチ精度に依存してしまうという問題がある。
一方、マスタ板およびワーク板とローラ転写胴との位相調整をベアラコンタクトによって行う場合、確実に転動している限りは精度良く位相が保たれるという利点を有しているものの、確動装置ではないため、スリップが生じると、マスタ板とワーク板との位相がずれてしまうという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、板状体に対するローラの位相を正確に決定することによって精密な印刷を行うことができる印刷機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の印刷機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる印刷機は、ローラと、平板状の板状体が設置される定盤と、該定盤が設置される本体とを備え、前記ローラと前記定盤とを相対的に並進移動させながら前記ローラと前記板状体との間でインキを転移する印刷機において、前記ローラの端部には、円筒状当接部と、ピニオンとが設けられ、前記本体側には、前記円筒状当接部が当接する平面状当接部と、前記ピニオンに噛合するラックとが設けられ、前記円筒状当接部および前記平面状当接部は、前記ローラと前記板状体との間でインキを転移するインキ転移時に当接するとともに、前記ローラと前記板状体との間でインキを転移しない非インキ転移時に離間し、前記ピニオンおよび前記ラックは、前記インキ転移時に、これらピニオンおよびラックに形成された歯同士が離間するとともに、前記ローラと前記板状体との間でインキを転移する直前のインキ転移直前時に噛合することを特徴とする。

インキ転移時には円筒状当接部と平面状当接部とが当接し、精密に位相が決定される。この際、ピニオンとラックは噛合せずに、それぞれの歯同士は離間している。なお、ここで「歯同士が離間する」とは、ピニオンとラックの歯同士が噛み合うことによって位相の調整が行われることに対する反対概念を意味する。したがって、「歯同士が離間」している場合には、ラック及びピニオンによる位相調整は行われない。
一方、インキ転移直前時にはピニオンとラックとが噛合し、インキ転移の直前に位相を調整する（見当合わせを行う）。

さらに、本発明の印刷機では、前記ピニオンおよび前記ラックは、前記ローラがインキを転移せずに前記板状体上を通過する空走時に噛合することを特徴とする。

ローラがインキを転移せずに板状体上を通過する空走時に、ピニオンとラックとを噛合させることとしたので、空走時であってもローラの位相がずれることがない。この際、空走時は非インキ転移時に相当するので、円筒状当接部と平面状当接部は離間している。
ここで、「空走時」とは、例えば、ローラが板状体に対して往復動し、往路で印刷（インキ転移）を行い復路で印刷せずに印刷開始位置に復帰する場合、復路を意味する。また、印刷を行う往路であっても、インキ転移を行わない板状体上をローラが通過する場合も空走時に該当する。
好ましくは、ピニオンとラックとは、インキ転移時以外は全て噛合している。これにより、位相ずれを可及的に軽減することができる。

さらに、本発明の印刷機では、前記ラックのうち、前記インキ転移時に対応する位置に設けられた第１ラック部は、前記ピニオンとの間に、前記円筒状当接部と前記平面状当接部とが当接した状態で離間する程度のバックラッシュが設けられていることを特徴とする。

インキ転移時に対応する位置に設けられた第１ラック部のバックラッシュを大きくすることにより、インキ転移時のようにローラを板状体に近づけた状態であっても、円筒状当接部と平面状当接部とを当接させた状態で、ピニオン及びラックの歯同士を離間させることができる。
第１ラック部のバックラッシュを大きくするには、例えば、他のラック部と同一の歯形を有する第１ラック部を、他のラック部よりもピニオンに対して離間した位置に配置するとよい。

さらに、本発明の印刷機では、前記インキ転移時に対応する位置に設けられた第１ラック部と、前記インキ転移直前時に対応する位置に設けられた第２ラック部とが、分離して設けられていることを特徴とする。

第１ラック部と第２ラック部とが分離して設けられているので、それぞれを別部材で構成することができる。一方、タクトタイムの減少の要請から、インキが転移される板状体と板状体との間隔は小さくされる。したがって、インキ転移直前時に設けられる第２ラック部の長さは短くなる。第２ラック部の長さが短くなるほど、ラックを精度良く加工することができるので、インキ転移直前の見当あわせを精度良く行うことができる。

インキ転移時には、ピニオンとラックとは噛合させずにローラの位相調整を行わせないようにするとともに、円筒状当接部と平面状当接部とを当接させて位相調整を行わせることとしたので、インキ転移時に位相を正確に決定することができる。
さらに、インキ転移直前時には、ピニオンとラックとを噛合させ、インキ転移の直前に印刷位置の頭出しを行うように位相を調整する（見当合わせを行う）こととした。このように確動装置であるピニオン・ラックによりインキ転移開始時の位相を調整することにより、確実な見当合わせを行うことができる。
つまり、本発明の印刷機１によれば、ベアラコンタクトで生じるおそれのある位相ずれをピニオン・ラックによって補いつつ、当接している限りは正確に位相が決定されるベアラコンタクトの長所をインキ転移時に取り入れることができる。これにより、精密な印刷が実現される。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、印刷機１の全体が概略的に示されている。
印刷機１は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）及びＢＫ（黒）の４色刷りとされており、各色に対応した４本のローラ転写胴４を備えている。

印刷機１の本体３には、テーブル５が固定されており、このテーブル５上に、マスタ板（板状体）７及びワーク板（板状体）８が載置されている。
マスタ板７は、平板状とされ、ワーク板８に印刷されるパターンの反転パターンが形成された凸版とされている。マスタ板７は、定盤２１上に固定されている。マスタ板７は、全体にインキが保持されたローラ転写胴４上から、反転パターンに対応したインキを転移させて除去するものである。

ワーク板８は、平板状のガラス基板とされた被印刷物であり、ローラ転写胴４から印刷パターンに対応したインキが転写される。ワーク板８は、定盤２１上に固定されている。

ローラ転写胴４は、その外周に撥水性ブランケットが巻回されたブランケット胴とされている。ローラ転写胴４は、並進方向Ｉに４本並列に並べられた状態で台車１０に保持されている。台車１０は、本体３の上面両側に設けられたレール９にガイドされた状態で走行する。台車１０の駆動機構については後述する。

ローラ転写胴４の両端には、円筒状のベアラロール（円筒状当接部）１１が設けられている（図２参照）。ベアラロール１１は、典型的には金属製とされ、具体的にはＳ４３ＣまたはＳＣＭ４３５の表面を高周波焼き入れした硬化部材が用いられる。

図２には、印刷機１の横断面が示されている。
ベアラロール１１は、本体３の両側に設けられたベアラレール１２に当接する位置に設けられている。
ローラ転写胴４の両端には、ベアラロール１１のさらに外側に、ピニオン１５が設けられている。ピニオン１５は、例えば、圧力角が２０°とされたはすば歯車が用いられ、モジュールは４，５又は６が用いられる。この場合、ピニオンの歯高は数ｍｍから１０ｍｍ程度となる。
各ピニオン１５の下方には、本体３に設けられたラック１６が設けられている。各ラック１６は、本体３の長手方向に沿って両側部に設けられている。

図３（ａ）に示されているように、ラック１６は、定盤２１（図１参照）に対応する位置に設けられた複数の定盤ラック（第１ラック部）１６ａと、定盤ラック１６ａ間に配置された複数の助走ラック（第２ラック部）１６ｂとを備えている。
定盤ラック１６ａは、定盤２１に対応する位置に設けられているので、ローラ転写胴４とマスタ板７又はワーク板８との間でインキが転移されるインキ転移時にピニオン１５が上方に位置することになる。この際、後述するように、定盤ラック１６ａとピニオン１５との間には大きなバックラッシュが形成されているため、定盤ラック１６ａとピニオン１５とは噛み合っていない。つまり、定盤ラック１６ａによってローラ転写胴４の位相が変更されることはない。

助走ラック１６ｂは、定盤ラック１６ａ間に設けられているので、ローラ転写胴４とマスタ板７又はワーク板８との間でインキが転移されない非インキ転移時にピニオン１５が上方に位置することになる。つまり、インキ転移時の直前となるインキ転移直前時にもピニオン１５が助走ラック１６ｂ上に位置することになる。助走ラック１６ｂとピニオン１５とは、常に噛み合うようになっている。つまり、ピニオン１５が助走ラック１６ｂ上を走行する際には必ず、ローラ転写胴４の位相が調整されることになる。

定盤ラック１６ａと助走ラック１６ｂとは同じ歯形とされており、図３（ａ）に示すように、定盤ラック１６ａの上端は助走ラック１６ｂよりも低く位置されている（つまり、歯形全体が低く位置された状態を意味する。）。これにより、ピニオン１５が助走ラック１６ｂにかみ合う高さ位置（インキ転移時と同じ高さ位置）で水平移動（図において左右方向）しても、定盤ラック１６ａではピニオン１５との間に大きなバックラッシュが形成される。例えば、上述のようにモジュールが４，５又は６とされたピニオンを用いた場合には、定盤ラック１６ａは助走ラック１６ｂよりも２５０μｍ程度低く位置される。これにより、インキ転移時のバックラッシュは約１００μｍ確保される。

図３（ｂ）には、ベアラロール１１とベアラレール１２との位置関係が示されている。なお、図３（ｂ）の走行方向（図において左右方向）の位置関係は、図３（ａ）と一致している。
図３（ｂ）に示すように、インキ転移を行わない定盤２１ａ，２１ｃ上にローラ転写胴４が位置するときは、ベアラロール１１とベアラレール１２とは離間しており当接しない。一方、インキ転移を行う定盤２１ｂ上にローラ転写胴４が位置するときは、ベアラロール１１とベアラレール１２とは当接する。また、インキ転移を行う定盤２１ｂの直前にも、ベアラロール１１とベアラレール１２とは当接する。

図４〜図６には、台車１０の駆動機構が示されている。
図４には、本体３に設けられたレール９に沿って走行する台車１０と、この台車１０を往復動させる駆動機構が示されている。
図４に示されているように、台車１０は、４本のローラ転写胴４を両側から支持する枠体１０ａを備えている。枠体１０ａの下方には、レール９上を走行するスライダ１０ｂが複数設けられている。枠体１０ａ間には、接続部材１０ｃが固定されており、この接続部材１０ｃの略平面視中央には、ピン穴が形成された突出部１０ｄが設けられている。このピン穴に挿通されるピン２５は、走行体３０の突出部３０ｅに設けたピン穴にも挿通され、これにより、台車１０と走行体３０とをピン接合する（図５参照）。
なお、枠体１０ａの下面には切欠１０ｅ（図５参照）が形成されており、この切欠１０ｅに、後述する走行体３０の基台３０ａが遊び（ガタ）をもった状態で収納される。

図５に示されているように、走行体３０は、両レール９間にわたって配置された板状の基台３０ａを備えている。基台３０ａの下方には、レール９上を走行するスライダ３０ｂが複数設けられている。基台３０ａは、その一側部がレール９から側方に大幅に延出しており、この延出部の下方に突出片３０ｃが設けられている。突出片３０ｃには孔が形成されており、この孔に後述するボールネジ１７のナット１７ｂが挿入される。
基台３０ａの上面には、上壁部３０ｄが立設されている。この上壁部３０ｄの側面には、ピン穴が形成された突出部３０ｅが固定されている。

台車１０は、走行体３０を介して、ボールネジ１７によって駆動される。
ボールネジ１７は、本体３の長手方向に延在して設けられたネジ軸１７ａと、このネジ軸１７ａに螺合するナット１７ｂとを備えている。ネジ軸１７ａの一端には、図５及び図６に示すように、ギア１７ｃが固定されている。このギア１７ｃは、駆動モータ１７ｄの駆動軸に取り付けられた駆動ギア１７ｅと噛合しており、駆動モータ１７ｄの回転力が伝達されるようになっている。

ナット１７ｂの内周面には雌ねじが形成されており、ネジ軸１７ａと螺合するようになっている。ナット１７ｂの外周面には、図５に示されているように、２つの環状リブ１７ｆが突出しており、これら環状リブ１７ｆ間に走行体３０の突出片３０ｃが挟み込まれるようになっている。

上記構成により、台車１０は、ボールネジ１７によって駆動される。すなわち、ボールネジ１７の駆動モータ１７ｄを駆動してネジ軸１７ａを正逆回転させることにより、ナット１７ｂをネジ軸１７ａの長手方向に進退させる。ナット１７ｂの移動に応じて、突出片３０ｃを介して走行体３０がレール９上を進退する。走行体３０と台車１０とはピン２５を介してピン接合されているので、台車１０は走行体３０とともにレール９上を進退する。
このように、ボールネジ１７からの駆動力を、台車１０の平面視中央に設けたピン２５を介して伝達することとしたので、台車１０に捩りが生じることがない。したがって、台車１０を誤差なく往復動させることができる。

なお、図４〜図６に示した台車１０の駆動機構に代えて、図７のように変形してもよい。これは、一側の枠体１０ａに固定したブラケット２６をボールネジ１７によって駆動するものである。このように、一方の枠体１０ａを駆動させて台車１０を進退させることにより、構成をより簡便化できる。特に、複数のローラ転写胴４によって枠体１０ａ間の剛性が確保できる場合には好適である。

次に、上記構成の印刷機１の動作について説明する。
先ず、ローラ転写胴４のそれぞれには、図示しないインキ塗布装置によって、各色のインキが全体に塗布される。

次に、本体３に対して台車１０を並進移動させる。このとき、各ローラ転写胴４は、テーブル５上に載置された定盤２１、マスタ板７及びワーク板８の上面から離間した浮いた状態とされている。
台車１０が最初のマスタ板７に近づくと、このマスタ板７の色に対応したローラ転写胴４が図示しない昇降機によって下降させられる。そして、ローラ転写胴４がマスタ板７に接触し、マスタ板７に形成された凸版に対応した反転パターンのインキがマスタ板７側に転移し、除去される。
マスタ板７によって反転パターンに対応するインキが除去された後に、ローラ転写胴４は上昇させられ、マスタ板７の上面から離間する。

台車１０が次のマスタ板７に近づくと、このマスタ板７の色に対応した別のローラ転写胴４が下降し、上記と同様に転写される。
このように各色のマスタ板７との間で転写を行ったローラ転写胴４は、最後に、ワーク板８に近づいて下降し、ワーク板８の上面と接触することによってローラ転写胴４上のパターンをワーク板８に転写する。
このようにして、４色分のインキがワーク板８に転写される。

次に、図３を用いて、ローラ転写胴４がインキ転移を行うマスタ板７又はワーク板８に近づいてインキ転移を行う際のピニオン１５及びベアラロール１１の動きについて説明する。
符号Ａで示すように、非インキ転移時、すなわち、インキ転移を行わない定盤２１ａ上にローラ転写胴４が位置している場合には、ベアラロール１１は上方に位置しており、ベアラロール１２とは当接していない。

符号Ｂで示すように、インキ転移直前時、すなわち、インキ転移を行うマスタ板７又はワーク板８が載置された定盤２１ｂの直前にローラ転写胴４が位置した場合には、ローラ転写胴４は下降し、ベアラロール１１とベアラレール１２とが当接する（以下「ベアラコンタクト」という。）。これと同時に、ピニオン１５は助走ラック１６ｂと噛み合い、これにより印刷位置頭出し（見当合わせ）が行われる。ベアラロール１１とベアラレール１２とが当接しているものの、ピニオン１５と助走ラック１６ｂとが噛合しているので、大きなトルクが働くピニオン１５と助走ラック１６ｂとの位相調整が優先される。なお、このインキ転移直前時には、ベアラコンタクトとさせず、ベアラローラ１１をベアラレール１２から離間させた状態としても良い。

符号Ｃで示すように、インキ転移時、すなわち、インキ転移を行うマスタ板７又はワーク板８が載置された定盤２１ｂ上にローラ転写胴４が位置した場合には、ローラ転写胴４は下降したままで、定盤２１ｂ上を走行する。この際、ピニオン１５と定盤ラック１６ａとは噛合しておらず、いわゆるギヤレス駆動となっている。つまり、ピニオン１５と定盤ラック１６ａとの間には、大きなバックラッシュが与えられているので、ピニオン１５と定盤ラック１６ａとの噛み合いによってローラ転写胴４の位相調整が行われることがない。一方、図３（ｂ）に示されているように、ベアラロール１１とベアラレール１２とは当接しているので、ローラ転写胴４の位相はベアラコンタクトによって決定される。

符号Ｄで示すように、インキ転移が終了すると、すなわち、インキ転移を行うマスタ板７又はワーク板８が載置された定盤２１ｂ上をローラ転写胴４が通過した後には、ローラ転写胴４は上昇させられる。これにより、ベアラロール１１とベアラレール１２との当接は解除される。一方、ピニオン１５と助走ラック１６ｂとは噛合しているので、ピニオン・ラックによる位相調整は行われる。

全てのインキ転移が行われて印刷が終了した後に、台車１０が初期位置に復帰する場合には、ローラ転写胴４をさらに上昇させて、ローラ転写胴４を空走させた状態で台車１０を逆走（図１の符号Ｉとは逆の方向に走行）させる。この際、ベアラロール１１とベアラレール１２とは当接していないが、ピニオン１５と定盤ラック１６ａ及び助走ラック１６ｂとは、印刷時よりも大きめのバックラッシュを有しているものの、噛み合うようになっている。これにより、互いの歯同士の噛み合い関係がずれることがないので、空走時であっても、ローラ転写胴４の位相が大幅にずれることがない。
以上のような動作が、それぞれのローラ転写胴４ごとに行われる。

本実施形態にかかる印刷機１によれば、以下の作用効果を奏する。
インキ転移時には、ピニオン１５と定盤ラック１６ａとは噛合させずにローラ転写胴４の位相調整を行わせないようにするとともに、ベアラローラ１１とベアラレール１２とを当接させることにより、精密に位相が決定される。
一方、非インキ転移直前時には、ピニオン１５と助走ラック１６ｂとを噛合させ、インキ転移の直前に印刷位置の頭出しを行うように位相を調整する（見当合わせを行う）こととした。このように確動装置であるピニオン・ラックによりインキ転移開始時の位相を調整することにより、確実な見当合わせを行うことができる。
このように、本実施形態にかかる印刷機１によれば、ベアラコンタクトで生じるおそれのある位相ずれをピニオン・ラックによって補いつつ、当接している限りは正確に位相が決定されるベアラコンタクトの長所をインキ転移時に取り入れることができる。

ローラ転写胴４がインキを転移せずに定盤２１上を通過する空走時に、ピニオン１５とラック１６とを噛合させることとしたので、空走時であってもローラ転写胴４の位相を調整することができる。つまり、空走時にローラ転写胴４を空転させることがないので、印刷開始時に位相を再び調整する必要がない。

インキ転移時に対応する位置に設けられた定盤ラック１６ａのバックラッシュを大きくすることにより、インキ転移時のようにローラ転写胴４を下降させた状態であっても、ベアラロール１１とベアラレール１２とを当接させた状態で、ピニオン１５及び定盤ラック１６ａの歯同士を離間させることができる。つまり、ギヤレス駆動が実現される。
また、ピニオン１５と定盤ラック１６ａとのバックラッシュを、空走時には大きなバックラッシュを有しながらも噛み合う程度に設定しておくことにより、空走時であっても、定盤ラック１６ａによる位相調整機能を働かせることができる。

定盤ラック１６ａと助走ラック１６ｂとを別部材で構成し、助走ラック１６ｂの長さを短くしたので、精度良く加工することができる。これにより、インキ転移直前の見当あわせを精度良く行うことができる。

なお、本実施形態では、ベアラロール１１やピニオン１５をローラ転写胴４の両側に設けることとしたが、本発明はこれに限定されず、片側に設けることとしても良い。ただし、高精度を得るためには、ベアラロール１１はローラ転写胴４の両側に設ける方が好ましい。
また、定盤ラック１６ａと助走ラック１６ｂとを別部材で構成したが、これらを一体としても良い。
また、定盤ラック１６ａおよび助走ラック１６ｂを、さらに分割した構成としても良い。
また、台車１０の駆動形式をボールネジ１７としたが、他の駆動形式を採用しても良く、例えばリニアモータによる駆動形式を採用しても良い。

本発明の一実施形態にかかる印刷機を示した斜視図である。 図１の印刷機の横断面図である。 印刷機の部分側断面図であり、（ａ）はピニオンとラックとの位置関係を示し、（ｂ）はベアラロールとベアラレールとの位置関係を示す。 台車の駆動機構を示した斜視図である。 図４の分解斜視図である。 図４の平面図である。 台車の駆動機構の変形例を示した斜視図である。

符号の説明

１ 印刷機
３ 本体
４ ローラ転写胴
１１ ベアラロール（円筒状当接部）
１２ ベアラレール（平面状当接部）
１５ ピニオン
１６ ラック
１６ａ 定盤ラック（第１ラック部）
１６ｂ 助走ラック（第２ラック部）
２１ 定盤

Claims (4)

1. ローラと、平板状の板状体が設置される定盤と、該定盤が設置される本体とを備え、前記ローラと前記定盤とを相対的に並進移動させながら前記ローラと前記板状体との間でインキを転移する印刷機において、
   前記ローラの端部には、円筒状当接部と、ピニオンとが設けられ、
   前記本体側には、前記円筒状当接部が当接する平面状当接部と、前記ピニオンに噛合するラックとが設けられ、
   前記円筒状当接部および前記平面状当接部は、前記ローラと前記板状体との間でインキを転移するインキ転移時に当接するとともに、前記ローラと前記板状体との間でインキを転移しない非インキ転移時に離間し、
   前記ピニオンおよび前記ラックは、前記インキ転移時に、これらピニオンおよびラックに形成された歯同士が離間するとともに、前記ローラと前記板状体との間でインキを転移する直前のインキ転移直前時に噛合することを特徴とする印刷機。
2. 前記ピニオンおよび前記ラックは、前記ローラがインキを転移せずに前記板状体上を通過する空走時に噛合することを特徴とする請求項１記載の印刷機。
3. 前記ラックのうち、前記インキ転移時に対応する位置に設けられた第１ラック部は、前記ピニオンとの間に、前記円筒状当接部と前記平面状当接部とが当接した状態で離間する程度のバックラッシュが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷機。
4. 前記インキ転移時に対応する位置に設けられた第１ラック部と、前記インキ転移直前時に対応する位置に設けられた第２ラック部とが、分離して設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の印刷機。

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