JP2009134202A - 印刷版の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細なパターン印刷に適応できる印刷版を安定かつ低コストに製造する技術の提供。
【解決手段】遮光性モールドを用いる光インプリント法による樹脂製凸版印刷版の製造方法であって、感光性樹脂の感光波長域に対する表面拡散反射率が制御された印刷版支持体を使用する印刷版の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、遮光性モールドを用いる光インプリント法による樹脂製凸版印刷版の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは印刷版凸部に高精細な形状が付与された印刷版を製造するために、印刷版支持体として、その版材である感光性樹脂の感光波長域に対する表面拡散反射率を２０％以下、さらに剛性の高い金属製とした支持体を使用することを特徴とする印刷版の製造方法である。

従来、表示パネルやプリント配線板等の微細パターン形成には高精細化が比較的容易なフォトリソグラフィー法が用いられてきた。これに対し近年、高価な設備や複雑な工程が少なく、プロセス廃棄物が少なく材料の利用効率が高い低コストで環境に優しい印刷法が注目されている。
特にインクジェット法は下地層へのダメージがなく、所定の場所に所定量の導電性インク等の機能性インクを描画することが可能であり、カラーフィルターなどで実用化が進みつつある。反面、高精細になると描画時間の増大、微細ノズルの詰りなどの問題がある。
本発明者等は凸版印刷法に注目し、高精細パターン印刷領域において課題とされていたインク描画量の制御（インク計量性）、膜厚均一性（マージナル抑制）の向上に取り組んできた。そして新しく遮光性モールドを用いる光インプリント法による樹脂製凸版印刷版の製造方法を見出した。
従来のナノインプリント法（例えば、非特許文献１）は、シリコン基板やガラス基板をフォトリソグラフィー法や電子ビーム法で加工後、必要に応じて電鋳によりモールドを作成し、次にモールドを樹脂層にプレス圧着し、硬化後、剥離することによりモールドの微細形状を樹脂層に転写する方法である。

この際、熱プレスの場合は熱硬化性樹脂、光硬化の場合はモールドに透光性のガラスを使用すると共にネガ型感光性樹脂を使用する。この手法は、シリコンプロセス、ＥＢ加工で得られる形状が転写されるため数１０ｎｍレベルの極めて高い精度の加工が可能になる。しかしながら、モールドの製造が極めて高コストであること、作成できる面積が限られていること、深さの異なる形状作成が困難なことなど、実用化にはまだ多くの課題が残されている。
一方、樹脂モールドを使用する印刷版の製造方法も開示されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１には、紫外線を透過する基板上に紫外線に対して不透明な材料をパターニング後、ネガ型の感光性樹脂を積層し透明基板側から露光、現像を行うことにより樹脂モールドを作成し、次にこの樹脂モールドに硬化性シリコンゴムを充填、硬化し、剥離することにより印刷版を得ることを開示するが、印刷版凸部の形状付与方法として感光性黒色ガラスペーストの曲面形状を利用した技術であり、高精細で任意の形状を付与することは困難である。

特許第３７０５３４０号公報 J.Vac.Sci.Tech.,B14(1966)p4129 S.Y.Chou et al

即ち、本発明は、大面積かつ高精細なパターン印刷版を安定かつ安価に製造するプロセスを提供するもので、凸部に高精細な形状が付与された印刷版を遮光性モールドと光インプリント法で製造するプロセスである。

本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、
１．遮光性モールドを用いる光インプリント法による樹脂製凸版印刷版の製造方法において、
（１）紫外線遮光部分を有するフォトマスク上にポジ型感光性樹脂を被着する工程と、
（２）該感光性樹脂で被着されたフォトマスクの該フォトマスク側から露光する工程と、
（３）露光後、現像し遮光性モールドを製造する工程と、
（４）前記のモールドにネガ型感光性樹脂を充填する工程と、
（５）前記ネガ型感光性樹脂の表面に当該ネガ型感光性樹脂の感光波長域に対する拡散反射率が２０％以下である表面を有する印刷版支持体を積層する工程と、
（６）ネガ型感光性樹脂と印刷版支持体が積層された該モールドのフォトマスク側から再度露光し、該ネガ型感光性樹脂を硬化させる工程と、
（７）露光後、モールドから該ネガ型感光性樹脂硬化物を剥離し現像する工程、
からなる印刷版の製造方法。
２．印刷版支持体が金属シートであることを特徴とする上記１に記載の印刷版の製造方法。
３．金属シートがＳＵＳシートであることを特徴とする上記２に記載の印刷版の製造方法。
４．印刷版支持体の表面に版材である感光性樹脂の感光波長域に対しての光吸収層を設けることを特徴とする上記１〜３のいずれか１項に記載の印刷版の製造方法。
５．該光吸収層の厚みが２μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする上記４に記載の印刷版の製造方法。
６．該光吸収層が印刷版支持体および感光性樹脂硬化物に対して接着性を有することを特徴とする上記４または５に記載の印刷版の製造方法。

本発明による印刷版の製造方法では、印刷版支持体の表面拡散反射率を制御することにより、凸部表面にインクを補充するための微細な凹部が極めて正確に配列することができ、同時に印刷版凸部間の隙間（非画像部）も十分に深い形状が得られ、その結果、インク端部が盛り上がるマージナル現象を低減し、インク膜厚均一性を向上し、さらに非画像部へのインク転移（汚れ）を抑制することができる。さらに本発明では凸部表面の微細凹部の形状付与と印刷版凸部形状を同一のフォトマスクで一括作成できるため、極めて安定かつ安価な製造方法である。すなわち、フォトリソグラフィー法による印刷版凸部作成とインプリント法による凸部表面の微細凹部の形状付与を同時に行うものである。一般的にポジ型レジストは解像度が高く、レリーフ形状が矩形を呈すことによりシャープな凸部表面の微細凹部形状を付与することが可能である。

以下に本発明について詳細を述べる。
本発明で使用するモールドは、フォトマスクに直接ポジ型感光性樹脂を被着し、露光・現像を行ったものである（図１−ａ，ｂ）。すなわち、フォトマスクの遮光部にのみに感光性樹脂硬化物が被着しており、光インプリント用モールドとして使用した場合、フォトマスク側から露光するとモールドの遮光部とフォトマスクの遮光部とは一致する。すなわち、このフォトマスクはモールドに充填するネガ型感光性樹脂の光硬化用マスクとしても機能する。
例えば、凸版印刷版の凸部表面に２μｍφの円柱の穴部を作成する場合、２μｍφの黒部（遮光部）が所望の位置に配置されたフォトマスクを用いればよい。また円柱の深さは被着するポジ型感光性樹脂の厚みにより決定される。微小な円柱形状を付与したい場合はガラスクロムマスクを使用することで数μｍφの形状まで容易に作成することが可能であり、高解像厚膜ポジ型感光性樹脂を用いれば数１０μｍの深さの円柱形状を作成するための樹脂モールドが得られる。

上記のような凸版印刷版の凸部表面に微細凹部の形状を付与する機能も兼ね備えたモールドを製造するには、先ず、紫外線遮光部分を有するフォトマスクを準備して、そのマスク上にポジ型感光性樹脂を被着する（図１−ａ）。この際、使用するフォトマスクについては特に限定はなく、市販のフィルムマスク、ガラスマスクなどが使用でき、機能性インクの粘度、塗布量に応じて遮光部の形状とその配置を決定することで、所望の形状が付与されたモールドをフォトリソグラフィー法により製造することができる（図１−ｂ）。
次に、上記モールドを用いた凸版印刷版を製造する方法は、先ず、ネガ型感光性樹脂をモールドに充填する（図１−ｃ）。ネガ型感光性樹脂は、充填の容易さから液状樹脂が好適に使用されるが、固体樹脂であっても充填時に粘度が低く樹脂モールドに充填できるものであれば問題はない。そして、ネガ型感光性樹脂は、使用するインク溶剤の種類により耐溶剤性樹脂が必須であり、また寸法安定性や耐刷性などの実用特性を満足するものでなければならない。

次に露光工程では、光透過部とマスク遮光部直下の樹脂を光硬化させるため、通常の露光量より多いエネルギーで露光する必要がある。しかしながら、オーバー露光状態では印刷版凸部間の架橋反応も進行するため非画像部に位置する感光性樹脂の光硬化が進行し、結果として印刷版凸部間の隙間（非画像部）に十分に深い溝を形成することが出来なくなる。図２を用いて詳細に説明する。フォトマスク側より入射した露光光はフォトマスク界面、樹脂モールドの樹脂界面で回折、拡散が起こり、本来のフォトマスクより広がりながらネガ型レジスト内を透過して印刷版支持体に到達する。印刷版支持体表面に到達した露光光は支持体表面の反射によりさらに広がりながら再度ネガ型レジスト内を透過していく。
ここで印刷版支持体表面の拡散反射率が大きい場合、反射光の広がりも大きくなるため図２で示されるように印刷版凸部底部のすそ引きが大きくなり、さらには隣の凸部と繋がるまでになる（図中の丸内：かぶり現象）。一方、印刷版支持体の表面拡散反射率を低減すると反射光の広がりも小さくなるため所望する凸部形状を得ることが出来るのである（図中の点線）。

本発明ではネガ型感光性樹脂の上面に積層する印刷版支持体の表面拡散反射率を制御することで光透過部とマスク遮光部直下の光硬化と印刷版凸部間の隙間（非画像部）部の十分に深い溝形状を同時に作成することができる。使用する感光性樹脂の感光波長域に対する拡散反射率は２０％以下であることが必要で、２０％超では得られる印刷版凸部の断面形状が富士山型となり、印刷段階で非画像部へのインクの付着が起こり、非画像部の汚れの原因となる。該拡散反射率が２０％以下の場合、拡散反射率に応じて最適露光量を選択することでこの減少を抑制することが出来る。この拡散反射率は、好ましくは１〜２０％であり、更に好ましくは５〜１５％である。
積層する印刷版支持体の種類は高精細パターン印刷を行う場合、印刷機に印刷版を装着する時に伸びの少ない剛性の高い金属シートが好ましい。剛性の高い金属シートとしてはステンレス（ＳＵＳ）、ニッケル、チタン、タングステン、アルミニウム合金、銅、インバーを挙げることができ、中でも、ＳＵＳシートはばね弾性を有し好適に使用できる。
尚、剛性の高い金属シートを引っ張り強さで規定すると４００Ｎ／ｍｍ^２以上、熱膨張率で規定すると２０×１０^−６／℃以下である。

印刷版支持体の表面拡散反射率を制御する方法としては、光吸収性能を有する色素や顔料を含有したインクや接着剤をコーティングする方法、金属シートの場合では黒化処理などが利用できる。印刷版支持体と印刷版凸部の密着力は実用特性上、特に重要でありコーティング層が接着性を有すると好ましい。
光吸収層の厚みは２μｍ以下では充分な光吸収性性能が得られず、逆に２０μｍ以上では印刷版の寸法安定性、凸部の安定性の面で高精細印刷には好ましくない。より好ましくは４〜１５μｍである。
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。なお、本発明は実施例により制限されるものではない。

〔実施例１〕
厚さ３ｍｍのガラスクロムマスク上にポジ型感光性樹脂をスピンコーターにより乾燥後の厚みが１０μｍになるように塗布、風乾後、１１０℃、６分加熱処理を行った。ポジ型感光性樹脂は東京応化社製ＰＭＥＲ（Ｐ−ＬＡ３００ＰＭ）を用いた。次にオーク社製平行光露光装置を用いてガラスクロムマスク側からｉ線（３６５ｎｍ）露光、ディップ現像を行い、ガラスクロムマスク上にＬ（ライン幅）／Ｓ（スペース：ラインとラインとの間隔）＝２００／４００μｍパターンが得られるような樹脂モールドを作成した。ライン部に作成するインク充填用の凹部に相当するモールド凸部は一辺が２７μｍの正方形が１０μｍの間隔でライン幅方向に５列、ライン長手方向に１３５０列（ラインの長さは約５ｃｍ）規則正しく並んでいる。
次にこの樹脂モールドを信越化学社製離型剤でスプレー処理した後、旭化成ケミカルズ社製Ａ−４１０型製版装置を用いて同社製ネガ型液状感光性樹脂ＡＰＲ（ポリエステル系樹脂）を１５０μｍの厚みになるように塗布した後、表面処理を行った厚み０．１５ｍｍのＳＵＳシートをラミネートした。ＳＵＳシートの表面には東洋モートン社製ウレタン系接着剤に紫外線吸収剤としてオリエント化学社製・黄色染料を１．５％を添加・調合したものをブレードコート法により８μｍの厚みに塗布した。なお、日立社製分光光度計で３６５ｎｍの表面拡散反射率を測定した結果、１１％であった。

再度ガラスクロムマスク側から前記露光装置を用いて７２０ｍｊ／ｃｍ^２の露光を行い、ネガ型レジストを硬化した後、モールドから剥離し、０．１ｗｔ％炭酸ナトリウム溶液で洗浄し、２Ｊ／ｃｍ^２の後露光を行い、凸部表面に２７μｍ角のインク充填用凹部を有するＬ／Ｓパターン凸版印刷版を得た。
得られた印刷版を菱化システム社製光干渉顕微鏡により形状観察を行った結果、印刷版凸部に２７．１μｍ角の凹部が規則正しく形成されており、また凹部２０点平均深さは１０．４μｍ、印刷版凸部底部のすそ広がりは＋３０μｍ以内であった。なお、印刷版凸部底部のすそ広がりとはライン幅２００μｍに対して増加した量と定義した。
以上のことから、今回使用した表面拡散反射率１１％（３６５ｎｍ）に調整した印刷版支持体を使用することにより、光透過部とモールド遮光部直下部の感光性樹脂の硬化と印刷版凸部間のすそ引きの抑制を同時に達成できることが分かった。

〔比較例２〕
下表に示す印刷版支持体を調整し実施例１と同様の方法で印刷版を作成した。

Ｎｏ．１は黄色染料を調合していない実施例１で使用したウレタン系接着剤のみで処理、Ｎｏ．２は未処理のＳＵＳシート、Ｎｏ．３は黄色染料添加量を０．１ｗｔ％とした実施例１で使用したウレタン系接着剤でコーティング処理した。
同様に上記光干渉顕微鏡で印刷版形状の観察を行った結果を下表に示す。

表２の結果から明らかなように、印刷版支持体の表面拡散反射率が２０％超では光透過部とモールド遮光部直下部の感光性樹脂の硬化を行うことができるが、印刷版凸部間の隙間にも光が大幅に拡散するために「かぶり」が発生し、その結果、大きなすそ引きが認められた。

〔実施例３〕
＃６００の耐水研磨紙で表面を粗化した東洋アルミ社製厚み５００μｍのアルミシートに上村工業社製ジンケート処理液を用いて黒化処理を施した結果、３６５ｎｍに対する表面拡散反射率は１２％であった。このアルミシートを印刷版支持体として実施例１に従い印刷版を作成した。
その結果、得られた印刷版は凸部に２７μｍ角の凹部が規則正しく形成されており、また凹部２０点平均深さは１０．３μｍ、印刷版凸部底部のすそ広がりは＋３２μｍ以内であった。

本発明の印刷版製造方法によると、高精細なパターン印刷に適応できる印刷版を安定にかつ安価に製造することができるため、印刷法による表示パネルやプリント配線板等の高精細化に大いに寄与することが可能となる。

本発明の印刷版製造方法を表すイメージ。 表面拡散反射率制御の効果を説明するイメージ。

符号の説明

１ ポジ型感光性樹脂
２ フォトマスク
３ ネガ型感光性樹脂
４ 光吸収層
５ 印刷版支持体
６ 印刷版凸部
７ 凸部表面のインク充填用凹部
８ 非画像部

Claims (6)

1. 遮光性モールドを用いる光インプリント法による樹脂製凸版印刷版の製造方法において、
   （１）紫外線遮光部分を有するフォトマスク上にポジ型感光性樹脂を被着する工程と、
   （２）該感光性樹脂で被着されたフォトマスクの該フォトマスク側から露光する工程と、
   （３）露光後、現像し遮光性モールドを製造する工程と、
   （４）前記のモールドにネガ型感光性樹脂を充填する工程と、
   （５）前記ネガ型感光性樹脂の表面に当該ネガ型感光性樹脂の感光波長域に対する拡散反射率が２０％以下である表面を有する印刷版支持体を積層する工程と、
   （６）ネガ型感光性樹脂と印刷版支持体が積層された該モールドのフォトマスク側から再度露光し、該ネガ型感光性樹脂を硬化させる工程と、
   （７）露光後、モールドから該ネガ型感光性樹脂硬化物を剥離し現像する工程、
   からなる印刷版の製造方法。
2. 印刷版支持体が金属シートであることを特徴とする請求項１に記載の印刷版の製造方法。
3. 金属シートがＳＵＳシートであることを特徴とする請求項２に記載の印刷版の製造方法。
4. 印刷版支持体の表面に版材である感光性樹脂の感光波長域に対しての光吸収層を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の印刷版の製造方法。
5. 該光吸収層の厚みが２μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の印刷版の製造方法。
6. 該光吸収層が印刷版支持体および感光性樹脂硬化物に対して接着性を有することを特徴とする請求項４または５に記載の印刷版の製造方法。

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