JP2007203537A - 凸版印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷版や版下クッションなどの厚みにバラツキがあっても印刷時に印刷版と被印刷基板との間の印刷面内の印圧を一定に保持して安定した高品質の印刷を可能にした凸版印刷装置を提供する。
【解決手段】 フレキソ版５が装着された版胴５の両端を版胴軸受８により回転可能に支承し、さらに、この両版胴軸受８を下側からエアーシリンダ６により一定の圧力にて別々に独立して支持し、これにより、印刷時にかかる印圧が一定に保持されるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、フレキソ印刷法や樹脂凸版を用いて微細なパターンを被印刷体に面内均一かつ高位置精度で、さらに連続的に安定して形成する凸版印刷装置に関し、さらに詳しくは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用カラーフィルタにおけるパターン，有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子の発光層や電荷輸送層，有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板における電極パターン，電磁波シールドにおけるシールドパターン等の高精細パターンの形成に適した凸版印刷装置の改良に関する。

現在、微細なパターンを被印刷体に面内均一かつ高位置精度で、さらに連続的に安定して形成する方法としてフォトリソグラフィー法が主に使用されている。このフォトリソグラフィー法はプロセスが複雑で、パターン形成に必要な製造設備等が高価であるため、製造コストが高くなるという問題がある。
また、フォトリソグラフィー法に代わって、印刷用ブランケットとしてシリコーン系ゴムを用いたものを使用し、印刷用ブランケットから被印刷体として硝子等の基板へ印刷インキを転写させるオフセット印刷もあるが、この方式は、パターン形成されていない非画線部分のインキは刷版で除去され廃棄されてしまうため、これに代えてインキマイレージに優れたフレキソ印刷方式が注目されつつある。

従来のフレキソ印刷機について図１を参照して説明する。
フレキソ印刷機は、図１に示すように、フレキソ版（凸版）５の版面にインキを供給するためのアニロックスロール（またはアニロックス板）１、版下クッション４を介してパターン形成用のフレキソ版（凸版）５が装着される回転式の版胴２、被印刷基板１１が載置される基板定盤３、及びアニロックスロール１の余分なインキを掻き落とすドクターブレード１２から構成されている。ここで、事前にフレキソ版（凸版）５の厚みを計測し印刷時の版胴２と基板定盤３の距離を決め、決められた距離を一定に保持しながらインキ転写を行っている。

フレキソ印刷において、印刷版に凸版を用いる点は凸版印刷と同じであるが、この印刷版は樹脂やゴムなどの圧力によって変形する材質で構成され、あまり高い印圧を必要としない。また、上記印刷版は金属やガラスのような硬質の材料でないため、被印刷物である被印刷基板が破損しやすい材料（例えばガラス基板）であっても印刷することができる。
印刷に際しては、インキ供給機構からアニロックスロールと称される、全体に一様な溝が刻まれたロールにインキを供給する。次いで、アニロックスロールと版胴に保持された印刷版をアニロックスロールに接触させて印刷版（凸版）に一定量のインキを転移させる。最後に印刷版から被印刷基板へインキを転移させることで印刷を行う。

このようなフレキソ印刷や凸版印刷であっても印刷版として樹脂を用いる方法によれば、ガラス等の被印刷基板へ精密なパターンを効率よく形成することができる。
また、印刷においては、印刷版と被印刷基板の間にかかる圧力は重要であり、例えばグラビア印刷ではかなり強い圧力をかけて凹部に入り込んだインキを被印刷基板に転移させる。凸版印刷やフレキソ印刷では、凸部に保持されたインキを被印刷基板に転移させるので、そこまでの圧力は要さないが、それでも印刷版と被印刷基板とが確実に接触する必要がある。そこで、通常は事前に印刷版及び印刷版と版胴との間に挟まれる版下クッションの厚みを考慮し、版胴と基板定盤との距離を決め、ここで決定した距離を固定しながら印刷を行うという方法を採られている。

フレキソ印刷を例にとると、印刷前に感圧フィルム（圧力がかかると着色するフィルム）を版胴と基板定盤との間に挟み、圧力をかけることで、印刷面内の印圧のバラツキを確認している。あるいはインキを塗布した印刷版の版面を一定点で胴着（基板定盤と版胴を接触）させることによりニップ幅（印刷版の凸部幅）の加圧による変化を確認している。こうようにして印圧のバラツキやニップ幅を確認しながら版胴と基盤定盤との距離を変更し、印刷面内の印圧あるいはニップ幅が一定の範囲に収まるまで確認と調整を繰り返す。
また、印刷時の衝撃や印圧のバラツキを吸収するために基板定盤側にクッション性の材料を配置することもある（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
特開平８−２４４１９４号公報 特表２００３−５０２１７５号公報

しかしながら、版胴２と基板定盤３の距離を一定に保持した状態で印刷を行う場合には版胴２に装着した版下クッション４とフレキソ版５の印刷面内厚みのバラツキ及び被印刷基板表面の印刷面内厚みのバラツキにより印刷方向とこれに垂直な方向で印圧にバラツキが生じてしまい精密な印刷を行う際に印刷品質に悪影響を及ぼすことがある。
また、フレキソ印刷では、印刷前に基板定盤上に感圧フィルムを載せて通常通り基板定盤と版胴間で圧を掛けて印刷面内の印圧のバラツキを確認している。あるいはインキを塗布した版面を一定ポイントで胴着させてニップ幅として確認している。確認した印圧またはニップ幅を見ながら基板定盤の高さを調整し、印刷面内が一定の印圧またはニップ幅となるまで上記方法にて繰り返し調整を行う。
また、基板定盤の高さ調整を行った後も印刷版や版下クッションを交換すると各々の個体差により、または印刷するパターン形状により、その都度ニップの調整が必要であり、作業負荷が大きくなるという問題がある。

一方、印刷版やクッション性の材料はそれぞれ数百μｍ〜数ｍｍの厚みがあり、そのため、一枚の印刷版あるいは版下クッションであっても、その厚みの印刷面内のバラツキは数十μｍ以上ある。被印刷基板の厚みについても同様のことが言える。そして、印刷の最中は版胴及び基板定盤間で事前に決定された距離を保ち続けながら印刷が行われるため、印刷版等の厚みのバラツキはそのまま印圧の変化となって印刷結果に反映される。
このような印圧の変化は、書籍や包装材料などの印刷物に対しては許容できるが、印刷対象が数μｍから数ｎｍのインキ厚みを要求される精密部材であった場合、致命的な問題となってしまう。
また、印刷版等の厚みのバラツキを考慮しても全体として許容できる印刷結果が得られる印圧に調整できたとしても、印刷版や版下クッションの交換によりその都度煩雑な位置調整を要し、作業負荷や時間のロスが大きくなるという問題がある。

本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたもので、その目的は、印刷版（凸版）や版下クッションなどの厚みにバラツキがあっても印刷時に印刷版（凸版）と被印刷基板との間の印刷面内の印圧を一定に保持して、安定した高品質の印刷を可能にした凸版印刷装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、凸版を印刷版とする凸版印刷装置であって、前記凸版を設置する回転式の版胴と、被印刷基板を載置する基板定盤と、前記凸版にインキを供給するインキ供給装置を備え、前記版胴に設置された前記凸版と前記基板定盤に載置された前記被印刷基板との間にかかる印刷面内の印圧を印刷中に一定に保持する印圧保持機構を備えることを特徴とする。

本発明によれば、印圧保持機構により凸版と被印刷基板との間にかかる印刷面内の印圧を一定に保持できるようにしたので、印刷面内が一定の印圧で印刷することができ、これにより、刷版面内や被印刷基板面内にうねりがある場合の印刷方向とこれに垂直な方向の印圧バラツキによる品質トラブルを低減でき、かつ印刷版（凸版）や版下クッションなどの厚みにバラツキがあっても、これに左右されることなく安定した高品質の印刷が可能になる。

本発明にかかる凸版印刷装置は、版胴に設置された凸版と、基板定盤に載置された被印刷基板との間の印圧の変化を感知し版胴または被印刷定盤の一方又は両方を上下に移動することによって印刷面内の印圧を一定に保つ機構を備えてなるものである。
このような機構を実現する手段としては空圧アクチュエータまたはエアーシリンダ等や油圧アクチュエータまたは油圧シリンダ等を挙げることができる。空圧アクチュエータは手軽に扱うことができ、また油圧アクチュエータは強力で再現性に優れるため、支持する版胴または被印刷定盤の重さやサイズに応じて選択することができる。ここでは、印圧保持機構にエアーシリンダを用い、版胴の軸を２点で支持した例について図面を参照して説明する。

図２は本実施例１における凸版印刷装置の版胴を下側からエアーシリンダで支持し印刷時に加わる印圧を一定に保持する機構を示した概略構成図、図３は本実施例１の凸版印刷装置における印刷版（凸版）の版表面のうねりに合わせて印刷中の版胴が上下に追従動作する状態を示す説明図、図４は本実施例１における凸版印刷装置の印刷開始側又は印刷終わり側の印刷ニップ幅と印刷中の印刷ニップ幅の違いを図示した説明図、図５は本実施例１における凸版印刷装置の印刷開始側又は印刷終わり側の印刷面積と印刷中の印刷中の印刷面積を一定にする為に設けた印刷パターンを図示した説明図である。

本実施例１に示す凸版印刷装置は、図２に示すように、被印刷基板１１を保持するための基板定盤３と、印刷パターンの形成に必要なフレキソ版５を装着するための版胴２と、この版胴２の両端軸部を回転可能に支承する一対の版胴軸受８と、この各版胴軸受８を下側から一定の圧力で保持するための一対のエアーシリンダ６とを備え、さらに各版胴軸受８を左右独立して上下方向に移動可能に案内する一対の版胴上下軸（リニアガイド）９を有している。また、版胴２は、版胴上下軸９とは独立して印刷状態および印刷待機状態の位置へ版胴２を上下方向に移動させるための一対の上下駆動軸（ボールネジ）１０をも備えている。
前記フレキソ版５は版基材５１上に形成され、この版基材５１を含めたフレキソ版５は版下クッション４を介して版胴２の外周面に装着されている。また、前記版胴２の一端軸部には、版胴２の回転バランスを取るためのバランサー７が設けられており、版胴２の他端軸部には、版胴２を回転駆動するための版胴駆動モータ２３が設けられている。

このような本実施例１に示す凸版印刷装置において、版胴２が上下駆動軸１０により印刷状態位置まで下降してくると、やがて版胴軸受８はその下側から一定の空気圧がかけられたエアーシリンダ６により版胴軸受８の下側から支持されている。このため、フレキソ版５が被印刷基板１１に接した時には一定の印圧に保持される。また、印刷転写時にはフレキソ版５の刷版表面のうねり、被印刷物である被印刷基板１１のうねりに合わせて上側からの版胴２の自重圧に対して版胴２を下側からエアーシリンダ６により支持している。これにより、フレキソ版５と被印刷基板１１との印刷面内印圧が一定になるようにエアーシリンダ６が追従動作する。すなわち、印刷転写時において図３の左側に示す版胴２のように、フレキソ版５の版表面のうねり５ａが被印刷基板１１に接しない状態から図３の右側に示すように、フレキソ版５の版表面のうねり５ａが被印刷基板１１に接する状態になると、版胴２は図３の破線で示すレベル上昇しフレキソ版５と被印刷基板１１との印刷面内印圧が高くなる。すると、この面内印圧の変化を感知したエアーシリンダ６の流体圧制御回路（図示省略）が動作してエアーシリンダ６をフレキソ版５と被印刷基板１１との印刷面内印圧が一定になるように動作させる。

版胴２を下側からエアーシリンダ６により一定の圧力で保持した場合、図５に示す刷版の印刷開始時または印刷終了時と印刷中のフレキソ版５と被印刷基板１１との接している面積が異なるため、フレキソ版５の単位面積当たりに加わる印圧は異なってしまう。

そこで、本実施例１では、図５に示すように、印刷パターンの外側余白部分に印刷方向に沿って帯状のパターン１３を予め形成しておく。この帯状のパターン１３は印刷パターンと同程度の厚みを有しており、印刷中の刷版の荷重面積が一定となるように形成されたものであり、これにより印刷開始時または印刷終了時と印刷中に加わる単位面積当たりの印圧、すなわち印刷面内印圧が一定になるように工夫した。これにより、フレキソ版５や版下クッション４を交換した時などの版表面のうねりに合わせて一対のエアーシリンダ６を動作させことによりフレキソ版５の単位面積当たりに加わる印圧を一定にできる。そして、一定の印圧で印刷することができ、フレキソ版５や版下クッションなどの厚みにバラツキがあっても、これに左右されることなく安定した高品質の印刷が可能になる。

また、図４の左側に示す版胴２のようにフレキソ版５の印刷開始側の印刷ニップ幅２１と、図４の左側に示す版胴２のようにフレキソ版５の印刷中の印刷ニップ幅２２とは互いに異なる。このため、一定印圧での印刷では単位面積当りの印圧が異なる。そこで、本実施例１では、一対のエアーシリンダ６により版胴２が左右独立して上下動させることで上述の問題を解決でき、従来のような煩わしいニップ調整が不要となり印刷面内の印圧バラツキによる印刷品質低下を防止することができる。

なお、本発明は前述の実施例１に示す構成のものに限定されない。例えばフレキソ版に限らず、版から被印刷体へ直接印刷できるダイレクト印刷方式である凹版印刷にも適用できる。
また、本実施例１では、版胴５の両端をエアーシリンダ６により２点で支持する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、版胴５及び基板定盤３の一方又は両方をエアーシリンダ６により２点以上の箇所で支持する構成であってもよい。
また、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。

本発明にかかる一定圧で印刷可能な機構を可能にしたダイレクト印刷装置は通常の商業用印刷の他、印刷精度が要求されるＣＦ（コマーシャル・フィルム）印刷、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）印刷装置へも適用可能である。

フレキソ印刷で用いられる版胴及びインキを供給するディスペンサ機構と基板定盤の概略図である。 本実施例１における凸版印刷装置の版胴を下側からエアーシリンダで支持し印刷時に加わる印圧を一定に保持する機構を示した概略構成図である。 本実施例１の凸版印刷装置における印刷版（凸版）の版表面のうねりに合わせて印刷中の版胴が上下に追従動作する状態を示す説明図である。 本実施例１における凸版印刷装置の印刷開始側又は印刷終わり側の印刷ニップ幅と印刷中の印刷ニップ幅の違いを図示した説明図である。 本実施例１における凸版印刷装置の印刷開始側又は印刷終わり側の印刷面積と印刷中の印刷中の印刷面積を一定にする為に設けた印刷パターンを図示した説明図である。

符号の説明

１……アニロックスロール、２……版胴、３……基板定盤、４……版下クッション、５……フレキソ版、６……エアーシリンダ、７……バランサー、８……版胴軸受、９……版胴上下軸、１０……上下駆動軸、１１……被印刷基板、１３……帯状パターン、２１……印刷ニップ幅（小）、２２……印刷ニップ幅（大）、２３……版胴駆動モータ。

Claims (6)

1. 凸版を印刷版とする凸版印刷装置であって、
   前記凸版を設置する回転式の版胴と、被印刷基板を載置する基板定盤と、前記凸版にインキを供給するインキ供給装置を有し、
   前記版胴に設置された前記凸版と前記基板定盤に載置された前記被印刷基板との間にかかる印刷面内の印圧を印刷中に一定に保持する印圧保持機構を備えることを特徴とする凸版印刷装置。
2. 前記印圧保持機構は、前記凸版と前記被印刷基板との間の印圧の変化を感知し、前記印圧が一定に保持されるように前記版胴及び前記基板定盤の一方又は両方を前記印圧の変化に応じて上下に移動する上下動手段から構成したことを特徴とする請求項１記載の凸版印刷装置。
3. 前記版胴及び基板定盤の一方又は両方は２点以上の前記上下動手段で支持され、この各上下動手段は各支持点ごとに独立して動作されることを特徴とする請求項２記載の凸版印刷装置。
4. 前記上下動手段は油圧または空圧アクチュエータであることを特徴とする請求項２または３記載の凸版印刷装置。
5. 前記基板定盤は回転可能な圧胴であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の凸版印刷装置。
6. 前記印圧の変化を感知して上下に移動されるのは版胴であることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の凸版印刷装置。
   

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