JP2009241470A - 印刷装置および印刷物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷基材上の所定の位置に高精度のパターン形成が要求される電子デバイス等の印刷に好適な印刷装置、および当該印刷装置を用いた高精度の印刷物の製造方法を提供する。
【解決手段】往復動可能な直線ステージと、当該直線ステージを駆動するステージ駆動装置と、回転自在に軸支された版胴と、当該版胴を回転させる版胴駆動装置とを備え、前記直線ステージ上に印刷基材を載置し、前記版胴上に装着もしくは形成された印刷版上のインクを前記印刷基材上に転写する印刷装置において、前記ステージ駆動装置と前記版胴駆動装置とを同期をとりながら駆動する同期機構と、前記印刷版と前記印刷基材との距離を調整する機構と、前記直線ステージ上の印刷基材の載置位置及び載置角度を調整する装置とを備えることを特徴とする印刷装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、印刷基材上の所定の位置に高精度のパターン形成が要求される電子デバイス等の印刷に好適な印刷装置、および当該印刷装置を用いた高精度な印刷物の製造方法に関する。

液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の電子デバイスの製造においては、ガラス基板やセラミックス基板上にμｍオーダーの精密なパターニングが必要であるが、その方法として印刷法が提案されている。

例えば、印刷物を支持する定盤と印刷版を支持する定盤が所定間隔で載置された台車と、印刷用ドラムを同期をとりながら駆動させる装置が開示されている（特許文献１）。当該装置は、平板状の印刷版上のインクを印刷用ドラムに巻装されたブランケットに一旦転写し、次いで当該ブランケット上のインクを平板状の印刷物に転写するという方式である。当該装置によれば、印刷用ドラムの回転と印刷物の移動のずれを補正し、印刷パターンの歪みを抑制することはできるが、印刷版、印刷物および印刷用ドラムの相対的位置関係を調整する機構を有していないため、印刷物の所定の位置にパターンを形成することは困難である。

電子デバイス等の製造においては、予め電極や素子が配置された基板へのパターン形成が要求される場合が多いので、前記装置での対応は困難である。仮に前記装置にそうした位置調整機構を装備したとしても、印刷版、印刷物および印刷用ドラムの３者の相対的位置関係を厳密に制御しなければならず、印刷物上の所定の位置にμｍオーダーの精度でパターンを形成することは困難である。

一方、特許文献２には、被印刷体を上面に載置する台と、円筒状の版胴とを備え、版胴を回転させつつ台を相対移動させる方式の印刷装置が開示されているが、当該装置は、被印刷体と印刷版との隙間を調整する機能を有しているのみで、被印刷体の所定の位置にパターン形成する機構は有していない。しかも当該装置は、版胴に印刷版を巻設する方式であり、巻き付けに伴う誤差が重大な問題となる。版の巻き付けにおいては、印刷方向（ｘ）及びそれと直角方向（ｙ）の２次元の位置合わせに加え、版の向き（θ）を合わせる必要がある。それらをμｍオーダーで設定することは極めて困難である。

ところで、電子デバイス製造に印刷法を適用する検討は、インクジェット法を除いて近年端緒についたばかりであり、工業的実施の可能性を探るための試験的な印刷が主体である。電子デバイスの製造は、クリーンルーム等で代表される無塵状態や不活性ガス雰囲気などの特殊雰囲気下で製造しなければ性能が発揮されない場合がほとんどであるため、印刷法によって電子デバイスを製造できるか否かを見極める実験は、そうした特殊雰囲気で実施することが不可欠となる。ところが、前述のような精密な印刷装置は、往々にして大規模な装置となるので、必要な環境を備えた施設内へ、臨機応変に移設することは事実上不可能であった。

特開平９−７０９４８号公報 特開２００７−２４５４１７号公報

本発明は、印刷基材上の所定の位置に高精度のパターン形成が要求される電子デバイス等の印刷に好適な印刷装置、および当該印刷装置を用いた高精度の印刷物の製造方法に関する。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、印刷基材上の所定の位置に高精度で印刷できる印刷方式を見出し、本発明を完成した。
すなわち本発明は下記の通りである。

（１）往復動可能な直線ステージと、当該直線ステージを駆動するステージ駆動装置と、回転自在に軸支された版胴と、当該版胴を回転させる版胴駆動装置とを備え、前記直線ステージ上に印刷基材を載置し、前記版胴上に装着もしくは形成された印刷版上のインクを前記印刷基材上に転写する印刷装置において、前記ステージ駆動装置と前記版胴駆動装置とを同期をとりながら駆動する同期機構と、前記印刷版と前記印刷基材との距離を調整する機構と、前記直線ステージ上の印刷基材の載置位置及び載置角度を調整する装置と、を備えることを特徴とする印刷装置。
（２）予め円筒状に製版された印刷版を有する版胴を装脱着可能であることを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
（３）予めスリーブ状に製版された印刷版を装脱着可能であることを特徴とする（１）に記載の印刷装置。
（４）レーザー彫刻により製作した印刷版を用いることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の印刷装置。
（５）フレキソ印刷方式であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の印刷装置。
（６）移動式であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の印刷装置。
（７）版胴の幅が２０ｃｍ以下であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の印刷装置。
（８）（１）〜（７）のいずれかに記載の印刷装置を用いて行われる印刷物の製造方法。

本発明により、印刷基材上の所定の位置に高精度のパターン形成が要求される電子デバイス等の印刷に好適な印刷装置、および当該印刷装置を用いた高精度の印刷物の製造方法を提供することが可能である。

図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態に係わる印刷装置について説明する。なお、図１は、当該印刷装置の側面概要図である。図２は、予め円筒状に製版された印刷版を有する版胴を、版胴駆動装置であるサーボモータにはめ込む様子を示した概要図である。図３は、予めスリーブ状に製版された印刷版を版胴にはめ込む様子を示した概要図である。

図１はフレキソ印刷方式に本発明を適用した例である。例えば印刷装置は、印刷基材５を載置し、往復動可能な直線ステージ１と、直線ステージ１を駆動するステージ駆動装置としてのリニアサーボモータ２と、回転自在に軸支された版胴３と、版胴３を駆動する版胴駆動装置としてのサーボモータ１３と、版胴３上に装着もしくは形成された印刷版４と、直線ステージ１上の印刷基材５の載置位置及び載置角度を調整する装置９、１０、１１と、印刷版４と印刷基材５との距離を調整する装置１２と、リニアサーボモータ２とサーボモータ１３とを同期をとりながら駆動する同期機構などを備えている。装置９〜１１は、それぞれ、印刷方向（ｘ）の印刷基材５の載置位置を調整する装置、印刷方向と直角方向（ｙ）の印刷基材５の載置位置を調整する装置、ｘ−ｙ面内の印刷基材５の載置角度（θ）を調整する装置であり、それぞれ独立に調整可能である。なお、同期機構は、例えばリニアサーボモータ２とサーボモータ１３を駆動制御する制御装置などにより構成されている。

ロール表面に微細なセル（微孔）が形成されたアニロックスロール（インキングロール）６上に供給されたインク７は、ドクターブレード８により所定量になるようにかきとられた後、印刷版４上に転写される。印刷版４上のインク７は、サーボモータ１３と同期をとりながら前進する印刷基材５上に転写される。なお、図示されていないが、図１の印刷装置は、版胴３を上下に移動させる機構、および版胴回転軸と印刷基材５との角度を調整する機構を備えている。図１の印刷装置は電子的に制御されるが、それに必要な制御装置等は架台１４に収納されている。

また、当該印刷装置は、移動式であり、装置全体を簡便に移動するための移動用車輪１５を備えているとともに、移動後に当該印刷装置を固定して精密な印刷が実施できるよう、印刷装置固定機構１６を備えている。印刷装置固定機構１６は、移動時には上方に引き上げることができる。電子デバイスの製造は、クリーンルーム等で代表される無塵状態や不活性ガス雰囲気などの特殊雰囲気下で製造しなければ性能が発揮されない場合がほとんどであるため、印刷法によって電子デバイスを製造できるか否かを見極める実験は、そうした特殊雰囲気で実施することが不可欠である。当該印刷装置は、移動用車輪１５を備えているので、特殊雰囲気など製造条件上の要請に応じ、任意の場所に簡便に移動可能であり、しかも、移動後は印刷装置固定装置１６で固定するのみで、精密な印刷が即時実施可能である。

当該印刷装置の大きさに制限はないが、以上のように任意の場所に移動することを考慮すると、必要最小限の大きさにすることが好ましい。印刷装置の大きさは、概ね版胴３の幅（図１における１７に相当）で決まる。移動容易な装置寸法に納めるためには、版胴３の幅は２０ｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１５ｃｍ以下である。

図１の印刷装置においては、直線ステージ１、版胴３およびアニロックスロール６はそれぞれ独立に駆動することも可能である。したがって、印刷を実施するに先立ちアニロックスロール６のみを回転させ、アニロックスロール６にインキングを施す操作を実施することが可能である。また、印刷終了後、直線ステージ１を印刷方向と逆方向に駆動し初期の位置に戻す操作や、版胴３のみを回転させ初期の状態に戻す操作が可能である。

本発明においては、印刷版４の形態に特に制限はなく、版胴３の表面に平版を貼り付ける方法や、予め円筒状に製版された印刷版４を印刷装置に装脱着する方法などがあげられるが、印刷基材５の所定の位置に正確にパターンを形成するという目的を考慮すると、後者が好ましい。予め円筒状に製版された印刷版に制限はなく、グラビア印刷シリンダーに代表されるように表面に印刷パターンが形成された版胴３自体を装脱着する方法の他、予めスリーブ状に製版された印刷版４を版胴３に装脱着する方法などがあげられる。それらの例を図２および図３に示した。

図２は、表面に印刷パターンが形成された、あるいは版胴３上に感光性樹脂等を塗布して印刷版４を形成した版胴３を、版胴駆動装置であるサーボモータ１３に装脱着する様子を示した概要図である。当該方法では、印刷基材５の所定の位置に印刷することを考慮して版胴３表面の所定の位置に印刷版４の印刷パターンが予め形成されているので、版胴３をサーボモータ１３に装着するのみで、印刷版４の位置及び角度が正しく設定される。なお、図２には示されていないが、版胴３の回転軸は、サーボモータ１３を装着する側と反対側も支持する機構を備えており、版胴３が所定の位置に堅固に設置されるようになっている。

図３は、予めスリーブ状に製版された印刷版４を版胴３に装脱着する様子を示した概要図である。印刷版４は、繊維強化樹脂等よりなる円筒状支持体１８の表面に感光性樹脂等を塗布して形成したものである。当該方法では、印刷基材４の所定の位置に印刷することを考慮して円筒状支持体１８上の印刷版４の所定の位置に印刷パターンが予め形成されているので、支持体１８を版胴３に装着するのみで、印刷版４の位置及び角度が正しく設定される。なお、図３には示されていないが、版胴３の回転軸は、サーボモータ１３を装着する側と反対側も支持する機構を備えており、版胴３が所定の位置に堅固に設置されるようになっている。

本発明において、印刷版４は凸版でも凹版でもよい。また印刷版４をオフセット印刷方式やグラビアオフセット印刷方式におけるブランケットとして用いてもよい。

本発明において、印刷版４として凸版や凹版を製作する手段に制限はなく、感光性樹脂を用いる方法や、鋼管の表面に銅めっきを施したのちエッチングする方法等があげられるが、感光性樹脂を用いる方法が簡便性において好ましい。感光性樹脂を用いて凸版や凹版を製作する方法に制限はなく、フォトマスクを介する紫外線露光の後現像するという所謂フォトリソグラフィー法の他、レーザー光線を用いデジタル画像データから直接印刷パターンを形成するレーザ彫刻としてのＣＴＰ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏ Ｐｌａｔｅ）方式などがあげられるが、印刷パターンの精細度や位置決め精度の正確さの点においてＣＴＰ方式が好ましい。ＣＴＰ方式としては、円筒状の感光性樹脂層の表面に形成したブラックレーヤーと呼ばれる層をレーザー光線で除去したのち紫外線露光し現像するという方式の他、円筒状に成型された感光性樹脂層にレーザー光線により印刷パターンを直接描画する方式（例えば、特開２００２−７９６４５号公報）等があげられるが、印刷パターンの精度や簡便さにおいて後者がより好ましい。

本発明において、ステージ駆動装置と版胴駆動装置とを同期をとりながら駆動する同期機構に制限はなく、前記特許文献１等の公知の方法に準じればよい。

本発明においては、印刷基材の載置位置や印刷版の位置や角度等を観測し、必要に応じ電子制御系にフィードバックするために、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の観測光学機器を搭載してもよい。

本発明は、フレキソ印刷方式、グラビア印刷方式、オフセット印刷方式、反転オフセット印刷法式、グラビアオフセット印刷方式等、版胴を用いる印刷方式すべてに応用可能であるが、フレキソ印刷方式を電子デバイス印刷に応用する上での問題の解決に主眼をおいたものであり、フレキソ印刷方式に応用することが好ましい。

本発明の印刷装置によれば、印刷基材の並進と版胴の回転を正確に同期さることができ、しかも、印刷基材と印刷版の距離を微妙に調整できるので、所謂キスタッチと呼ばれる絶妙の印圧を実現できる。このため、印刷版のパターンが印刷基材に忠実に再現された印刷物を製造することが可能である。また、本発明の印刷装置は、印刷基材の載置位置及び載置角度を微妙に調整とする装置を有しているので、印刷基材の所定の位置にμｍオーダーの精度で印刷パターンが形成された印刷物を製造することが可能である。

本発明により、印刷基材上の所定の位置に高精度のパターン形成が要求される電子デバイス等の印刷に好適な印刷装置、および当該印刷装置を用いた高精度の印刷物の製造方法を提供することが可能である。

本発明の一実施形態に係わる印刷装置の側面概要図。 予め円筒状に製版された印刷版を有する版胴をサーボモータに装脱着する様子を示した概要図。 予めスリーブ状に製版された印刷版を版胴に装脱着する様子を示した概要図である。

符号の説明

１・・・直線ステージ
２・・・リニアサーボモータ
３・・・版胴
４・・・印刷版
５・・・印刷基材
６・・・アニロックスロール（インキングロール）
７・・・インク
８・・・ドクターブレード
９・・・印刷方向（ｘ）の印刷基材5の載置位置調整装置
１０・・・印刷方向と直角方向（ｙ）の印刷基材5の載置位置調整装置
１１・・・ｘ−ｙ面内の印刷基材5の載置角度調整装置
１２・・・印刷版4と印刷基材5との距離を調整する装置
１３・・・サーボモータ
１４・・・電子的制御装置等を収納した架台
１５・・・移動用車輪
１６・・・印刷装置固定装置
１７・・・版胴の幅
１８・・・円筒状支持体

Claims (8)

1. 往復動可能な直線ステージと、当該直線ステージを駆動するステージ駆動装置と、回転自在に軸支された版胴と、当該版胴を回転させる版胴駆動装置とを備え、前記直線ステージ上に印刷基材を載置し、前記版胴上に装着もしくは形成された印刷版上のインクを前記印刷基材上に転写する印刷装置において、
   前記ステージ駆動装置と前記版胴駆動装置とを同期をとりながら駆動する同期機構と、
   前記印刷版と前記印刷基材との距離を調整する機構と、
   前記直線ステージ上の印刷基材の載置位置及び載置角度を調整する装置と、を備えることを特徴とする印刷装置。
2. 予め円筒状に製版された印刷版を有する版胴を装脱着可能であることを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
3. 予めスリーブ状に製版された印刷版を装脱着可能であることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
4. レーザー彫刻により製作した印刷版を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の印刷装置。
5. フレキソ印刷方式であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の印刷装置。
6. 移動式であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の印刷装置。
7. 版胴の幅が２０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の印刷装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の印刷装置を用いて行われる印刷物の製造方法。