JP2010247394A - 印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス基材やプラスチック基板等の板状基材や、長尺状のプラスチックフィルムなどの可撓性基材上へ、連続的に高精細パターンを形成する印刷装置を提供する。
【解決手段】少なくとも、インキ剥離性のフィルム基材上にインキ液を塗工する手段と、該インキ液を予備乾燥して予備乾燥インキ膜を得る手段と、画像部パターンを凹部とした凸版を該予備乾燥インキ膜に押し当て引き離すことで非画像部を該凸版の凸部に転移させる手段と、該インキ剥離性のフィルム基材上に残された予備乾燥インキ膜からなる画像パターンを被印刷基材表面上へ転写する手段と、剥離性のフィルム基材上の残存インク膜を洗浄し除去する洗浄手段と、被印刷基材表面を洗浄する手段とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス基材等の板状基材や、長尺状のプラスチックフィルムなどの可撓性基材上へ、高精細パターンを連続的に形成する印刷装置に関するものである。

近年、フラットパネルディスプレイは、省エネルギー、省スペース、可搬性などの点か据え置き型、壁掛け型、携帯型の様々な用途の画像表示装置として利用されている。

特に携帯型においては、携帯時に落下させても破損しないような耐衝撃性や、軽量化、薄型化などの点からプラスチック化への要求がある。また、壁掛け型においても円柱状の柱へのディスプレイの設置という点から可撓性のディスプレイへの要求がある。

しかしながら、従来のフラットパネルディスプレイは、何れもガラス基板上に製造された物であり、プラスチック基板上に製造することは難しかった。

その一つの理由は、従来のフラットパネルディスプレイの部材の製造には高温での加熱工程とフォトリソ工程が含まれているためである。

例えば、液晶ディスプレイ用のカラーフィルターの製造においては、感光性着色樹脂のパターニングにあたって、現像、洗浄、ベーキングなどの工程が必要であり、ベーキング中にプラスチック基板の熱による損傷や伸縮が生じてしまう。

また、ディスプレイの駆動素子である薄膜トランジスタの製造工程では、シリコン半導体や絶縁膜の形成に３００℃以上の高温工程を含み、プラスチック基板の耐熱性を上回っていた。

また、フォトリソ工程は、製膜、露光、現像、剥離を材料毎に行うので、製造設備も大掛かりとなり、製造のコストが高くなる。

以上のことから、加熱工程やフォトリソ工程が不要で安価で行なえる、プラスチック基材上への精密なパターニングが可能な印刷方法が求められていた。

プラスチック基材上への印刷法の一つとして、インクジェット法が検討されている。インクジェット法は、所定の部分にのみ所定の材料を吐出できることから材料の利用効率が高く、版も使用しないことから、簡便なパターニング方法として期待されている。

しかしながら、現状のインクジェットのインク液滴の直径は数十μｍ程度であり、着弾精度も数μｍ程度しかない。そのため、インクジェット法では，カラーフィルターのブラックマトリクスの作成が困難であり，高精細である１０μｍ程度のパターンを形成する方法としては、採用することができない。

インクジェット法以外の方法としては、スクリーン印刷法が挙げられる。スクリーン印刷法は、電子部品における配線や抵抗体、誘電体の印刷などで実用化されている。

しかしながら、孔版印刷であることからインキはペースト状の高粘度のものに限られ、また、スクリーンメッシュの精細度から、数十μｍ程度の厚膜の印刷法としては採用できても、やはり１０μｍ前後のパターンを形成する方法としては、採用できない。

そこで、インクジェット法およびスクリーン印刷法以外の方法として、例えば、特許文献１に開示されているように、着色材が分散された樹脂組成物からなる着色固化膜を主層とするドライフィルムから、所定のパターンを有する凹版面に前記着色固化膜の不要部分を移行させて除去した後、前記ドライフィルムに残留する所定のパターンの着色固化膜を透明基板上に転写する転写方法が開発された。

しかしながら、フィルムから基材へインキ層を転写する際に熱圧を用いるために、基材の膨張・収縮や版の膨張、インキ層の溶融・軟化を伴うことから、数十μｍ程度の微小なパターンの再現性を得る事が困難である。また、熱圧を均一に与えるための装置も複雑になり、大画面への対応も困難となってしまう。

また、例えば、特許文献２に開示されているように、版胴に巻き付けたブランケット上にインキを塗工・予備乾燥してインキ膜を形成し、その後、非画像部パターンが形成された凸版をインキ膜に押圧し引き離すことにより非画像部パターンを除去し、ブランケット上に画像パターンを形成し、最後に、ブランケット上に残置した画像パターンを被印刷基材上に転写し、被印刷基材上に画像パターンを形成する反転印刷法が試みられている。この方法は、インキ膜厚を調整することが容易である。この印刷法ではインキ剥離性のブランケット上に画像パターンを形成することから、被印刷基材へのインキ転写性が良好である。そのため、インクジェット法やスクリーン印刷法では困難であった微細パターンの形成が容易に可能である。

しかしながら、前記した特許文献２の方法は、シリコーンゴムまたはシリコーン樹脂からなるブランケット上でインキの予備乾燥を行う時に、シリンダに固定されたまま乾燥を行うために、乾燥方法が限定され複雑な機構になり、均一な予備乾燥が困難であった。また、同一ブランケットを連続して転写毎に使用するため、ブランケットがインキによって膨潤してしまい、その結果、転写毎にブランケット状態が変化していき、転写条件が変化するなど、精度がばらつく問題があった。

また、ブランケットが版胴に固定されているので、被印刷基材上に転写する場合に、ブランケット上のパターンにあるアライメント用マークと被印刷基材上のアライメント用マークの両方を光学的に認識し位置合わせをおこなうことが困難であった。

従来の反転印刷法における上記のような課題を解決すべく、巻取りロールからインキ剥離性のフィルム基材を供給し，そのインキ剥離性のフィルム基材をブランケットとして使用する印刷方法が提案されている。この印刷方法によれば、新規インキ剥離性のフィルム基材を順次送り出し使用することが出来るため転写の連続安定性を確保することが可能である。また、インキ剥離性のフィルム基材が光学的に透明であることで、インキ剥離性のフィルム基材表面に残った画像パターンやアライメントマーク越しに、被印刷基材上の画像パターンやアライメントマークを確認することができることから、転写位置を正確に合わせこむことが容易となり再現性の高い高精細パターンを形成することが可能である。

このように、ガラス基材やプラスチック基材などへの高精細なパターン形成方法が確立してきたが、被印刷基材に薄いフィルムのような柔らかい基材を使用する場合、基材表面の異物は当然であるが、裏面の異物などに関しても、凸凹による影響で転写時の悪影響を及ぼしていた。また、連続して被印刷基材に重ねて印刷をおこなう際に、インキ剥離性フィルム上に凸版で取り除いたはずの非画像パターン部に透明なインキの成分などが残存していて、その成分などが被印刷基材にも付着してしまい、品質が悪くなってしまう問題があった。また、再び被印刷基材に重ねて印刷する際に、付着した透明インキ成分が被印刷基材表面に残っているためにインキの密着性などに大きな問題があった。そのため、転写する際に被印刷基材側に関しても改善するべき問題点があった。

特開平９−９０１１７号公報 特開２００１−５６４０５号公報

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、安定でコストパフォーマンスに優れ、ガラス基板、プラスチック基板などの板状基材及び長尺状のプラスチックフィルムなどの可撓性基材上へ、連続的に高精細パターンを形成する印刷装置を提供することを課題としている。

本発明の請求項１に係る発明は、少なくとも、インキ剥離性のフィルム基材上にインキ液を塗工する手段と、該インキ液を予備乾燥して予備乾燥インキ膜を得る手段と、画像部パターンを凹部とした凸版を該予備乾燥インキ膜に押し当て引き離すことで非画像部を該凸版の凸部に転移させる手段と、該インキ剥離性のフィルム基材上に残された予備乾燥インキ膜からなる画像パターンを被印刷基材表面上へ転写する手段と、剥離性のフィルム基材上の残存インク膜を洗浄し除去する洗浄手段と、被印刷基材表面を洗浄する手段とを具備することを特徴とする印刷装置である。

また、本発明の請求項２に係る発明は、前記被印刷基材表面を洗浄する手段が、被印刷基材に対してプラスチックフィルムや繊維、金属、紙、ゴムを接触させることで、洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載する印刷装置である。

また、本発明の請求項３に係る発明は、前記被印刷基材表面を洗浄する手段が、被印刷基材に対して、流体を噴霧する、もしくは流体に浸漬することによって、洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載する印刷装置である。

また、本発明の請求項４に係る発明は、前記被印刷基材表面を洗浄する手段が、被印刷基材に対して、紫外線（ＵＶ）照射によって、洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載する印刷装置である。

次に、本発明の請求項５に係る発明は、前記被印刷基材表面を洗浄する手段による洗浄が、印刷基材への転写前後の少なくともどちらかで行なわれることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載する印刷装置である。

本発明は以上の特徴を持つことから、下記に示す効果がある。即ち、請求項１に係る発明によれば、被印刷基材の洗浄を印刷装置内でおこなうことで、印刷前後で容易に洗浄をおこなうことができ、余計な異物などが付着することなく品質の良い印刷物を提供することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、洗浄対象物がインキ剥離性のフィルム上の残存インキ膜なので、プラスチックフィルムや繊維、金属、紙、ゴムなどを接触、剥離させることで、異物欠陥などを簡単に除去することが可能である。

また、請求項３に係る発明によれば、２次汚染もなく複数種の汚染も簡単かつ低コストで洗浄でき、裏面も同時に洗浄できるため、裏面汚れや裏面ゴミの除去に優れている。

また、請求項４に係る発明によれば、余分なインク成分などを紫外線により励起させて、揮発性に変化させ洗浄対象物から飛ばして排気することで、効果が高く汎用性があり、低ダメージ、低コストで洗浄できる。

また、請求項５に係る発明によれば、被印刷基材を転写直前に洗浄を行なうことで、異物や裏面ゴミによる欠陥を防ぐことができ、基材表面の濡れ性の改善に関して効果が高い。また、転写直後に洗浄をおこなうことで、転写時に被印刷基材付着する可能性がある不要なインキ成分などを即刻に除去することができ、連続して重ね印刷する際に効果的であり、印刷物の品質も向上する。

従って、本発明の印刷装置を用いることで、ガラス基材等の板状基材や、プラスチックフィルム等可撓性基材へ高精細パターンの印刷を連続・安定して低コストでおこなうことができ、ディスプレイ部材となるカラーフィルターのブラックマトリックス、ホワイトマトリックス、カラーパターン、スペーサーなどを作製することができる。

本発明の印刷装置の、一実施形態の構成手段を側面で説明する概略図。 発明の印刷装置の、被印刷基材表面を洗浄する手段による洗浄結果のグラフ。 発明の印刷装置の、被印刷基材表面を洗浄する手段による洗浄有無の効果を示す写真。

以下に本発明の印刷装置を、一実施形態に基づいて、工程手段を追って説明する。

本発明の印刷装置で、インキ剥離性のフィルム基材に用いるフィルム基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ナイロン、アラミド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロースなどのフィルム、シートを用いることができる。さらに光透過性の基材を用いることにより、パターンの重ね合わせ時にアライメントを容易とすることができる。これらフィルム基材は長尺の巻き取りロールで供給され、ブランケットへ加工された後使用される。

インキ剥離性のフィルム基材は、上記フィルム基材へシリコーンオイル、シリコーンワニスで代表される離型剤を塗布する必要がある。離型剤としてシリコーンゴムの薄膜層を形成してもよい。また同じ目的でフッ素系樹脂、フッ素系ゴムも利用できるし、フッ素樹脂微粉末をシリコーンゴムあるいは、普通のゴムに混ぜて剥離性を出すなどの使い方をしてもよい。これらシリコーン系の塗膜は通常フィルム基材との密着力が低いが、最表面に設けるシリコーン層の下部より基材との接着性の高い熱硬化または紫外線硬化性のアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の樹脂層を、アンカー層としてあらかじめフィルム基材上に設けることもできる。いずれも適度のインキ受容性を有すると同時に、一度受容したインキの完全なインキ剥離性を有することが望ましい。

具体的なシリコーンとしては、ジメチルポリシロキサンの各種分子量のもの、その他メチルハイドロジエンポリシロキサン、メチルフェニルシリコーンオイル、メチル塩素化フ
ェニルシリコーンオイル、あるいはこれらポリシロキサンと有機化合物との共重合体など、変成したものを用いることができる。

シリコーンゴムとしては、二液型のジオルガノポリシロキサンと架橋剤としての三官能性以上のシラン、またはシロキサン及び硬化触媒を組み合わせたもの、あるいは一液型ではジオルガノポリシロキサンとアセトンオキシム、各種メトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン等の組み合わせなどが用いられ、その他ゴム硬度を調節するためのポリシロキサンが適宜用いられる。

また、本発明の印刷装置に用いるインキ剥離性のフィルム基材として、前記フィルム基材に無機膜を設けた後、シランカップリング剤による表面処理を施したものを用いることもできる。

シランカップリング剤としては、トリメトキシシラン類、トリエトキシシラン類などを用いることができる。このシランカップリング剤の一部位は、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基などの有機化合物との反応性基を持つものから選ぶことができ、あるいはアルキル基やその一部にフッ素原子が置換されたものやシロキサンが結合して、表面自由エネルギーの小さな表面を形成できる置換基が結合したものを用いることができる。前者の反応性基を有するシランカップリング剤を用いる場合には、シランカップリング剤でフィルム基材表面を処理した後、所定の表面自由エネルギーになるような他のモノマー成分を塗工して、結合させることができる。反応性基を有するシランカップリング剤としては、ビニルメトキシシラン、ビニルエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、２−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどを用いることができ、モノマーとして、スチレン、エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチルプロパントリグリシジルエーテル、ラウリルアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどを用いることができる。また、反応性基を有さないシランカップリング剤としてはメチルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシランなどを用いることができる。但し、アルキル基に限定されるものではない。

上記シランカップリング剤を上記フィルム基材に固定化する方法としては、定法の表面処理方法を用いることができる。例えば、シランカップリング剤を水、酢酸水溶液、水−アルコール混合液、あるいはアルコール溶液に希釈させた溶液を調製する。この溶液を公知の塗工方法であるグラビアコーター、ロールコーター、ダイコーター等を用いて基材表面に塗工し、次いで乾燥させることでシランカップリング剤を固定化できる。また、反応性基を有するシランカップリング剤を用いた場合には、次いで他のモノマー成分を同様に塗工して結合させることができる。

上述したシランカップリング剤を基材上に固定化するためには、あらかじめ基材上にＳｉＯ_２やＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２もしくはこれらの複合膜が設けられていることが好ましい。これら無機酸化膜は既知の蒸着法やスパッタ法を用いて設けたものを用いることができる。

また、無機酸化膜を設ける方法として、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎで表される金属アルコキシド（ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒなどの金属、ＲはＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５などのアルキル基）を水、アルコールの共存下で加水分解反応および縮重合反応させて得られたゲル溶液を表面にコーティング後、加熱することで無機酸化物膜を設ける、いわゆるゾル−ゲル法を用いることができる。さらに、上記ゾル−ゲル法で用いる金属アルコキシド溶液中に、あら
かじめ上記シランカップリング剤を添加しておくこともできる。この場合、表面性改質に特に効果が得られる。

このようにして得られるインキ剥離性のフィルム基材に対する、インキ剥離性の評価は、接触角を尺度とすると、処理面へインキを滴下した際の接触角が、１０°以上９０°以下となるのが好ましく、より好ましくは２０°以上７０°以下である。この接触角が小さいと後工程でのインキ剥離性が低下してパターンの欠陥（出っ張り、ブリッジ、あるいは再現性不良等）が発生しやすくなり、接触角が大きいとインキ液膜を形成する際にハジキが生じて、均一なインキ液膜を形成することが困難になる。

インキ剥離性のフィルム基材上へ、インキ液膜を形成する方法としては、インキの粘度や溶媒の乾燥性によって公知の塗工方法を用いることができる。すなわち、例えばディッピング法、ロールコート、グラビアコート、リバースコート、エアナイフコート、コンマコート、ダイコート、スクリーン印刷法、スプレーコート、グラビアオフセット法等が挙げられる。中でも、ダイコート、ギャップコート、ロールコート、アプリケータは、広い範囲の粘度のインキについて均一なインキ液膜を形成することができ、さらにその中でも、インキ剥離性のフィルム基材上へ連続的に液膜を形成する場合は、ダイコートが最も効率的で好適な形成方法である。

インキ剥離性のフィルム基材上へ、インキ液膜を形成した後に、このインキ液膜を予備乾燥する。この予備乾燥手段には自然乾燥、冷風・温風乾燥、マイクロ波照射、減圧乾燥などを用いることができ、また、紫外線、電子線などの放射線を用いることもできる。

この予備乾燥では、前記インキ液膜の粘度またはチキソトロピー性、脆性を上げることを目的とする。予備乾燥による乾燥が不十分な場合は、後工程の凸版の凸部を押し当て剥離する際に、インキ液膜が断裂し不良が発生してしまう。逆に乾燥が行き過ぎた場合は、インキ膜表面のタック性が無くなり、前記凸版にインキが転写されない。そのため、使用するインキの組成によって、乾燥状態を乾燥時間や雰囲気温度により調節する。乾燥したインキ膜に対して０．５質量％から４質量％の溶剤の残留が認められる状態が好ましい。いわゆるドライフィルムといわれる、ｐｐｍオーダーの溶剤残留量では乾燥が行き過ぎであり、インキが転写されない不具合や、版の押し付けによりインキ膜が部分的に剥離してゴミの原因になったりする不具合があるため、予備乾燥インキ膜の条件として適さない。

次に、画像部パターンを凹部とした凸版としては、無アルカリガラス等の低膨張ガラス表面に感光性樹脂を塗布し、マスク露光、現像によりパターンを形成した後、既存のドライエッチング処理やウエットエッチング処理、もしくはサンドブラスト処理を用いて、２μｍから３０μｍの版深を設けたものを用いることができる。

また、この凸版にはナイロン、アクリル、シリコーン樹脂、スチレン−ジエン共重合体などからなるものを用いることもできる。またエチレン−プロピレン系、ブチル系、ウレタン系ゴムなどのゴム製の版を用いることもできる。このような樹脂製の凸版は、すでに凸版印刷やフレキソ印刷用に用いられており、予め作製した型に所定の樹脂を流し込んで版とする、あるいは彫刻によっても作製することができるが、感光性樹脂を用いる方法がより高精度のものを作製できる。

本発明の印刷装置を用いた印刷方法は、ガラスやプラスチック板などへの印刷に適用できるが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ナイロン、アラミド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロースなどのフィルム、シートなど可撓性基材にも適用できる。被印刷基材は印刷に適用するインキの乾燥条件に合わせて選定することができ、耐熱性のものとしてはポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミドなどが好適である。また、無機フィラーを樹脂に添加して耐熱性を向上させた材料からなる基材でもよい。フィルムおよびシートは、延伸フィルムでもよく、未延伸フィルムでもよく、また、可撓性基材には必要に応じてガスバリア層や平滑化層、インキ受像層が被印刷基材表面または他の面に積層されていても良い。

インキ液の材料としては、画像パターン形成材料に溶媒を溶解又は分散させたものを用いることができる。例えば、カラーフィルターにおいて、赤色、緑色、青色からなるカラーパターン（着色層）や隔壁パターンとしてのブラックマトリックス等を本発明の製造方法により形成する場合、顔料成分と樹脂成分を溶媒中に溶解、分散させることによりインキ液となる。

顔料には、例えば、赤、緑、青の各色で使用できる顔料として次のものが挙げられる。顔料の種類は、カラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）Ｎｏ．で示す。まず、赤色顔料として、９７、１２２、１２３、１４９、１６８、１７７、１８０、１９２、２０８、２０９、２１５などが、緑色顔料として７、３６などが、青色顔料として、１５、１５：１、１５：３、１５：６、２２、６０、６４などが挙げられる。黒色顔料として、カーボンブラック、チタンブラックなどが挙げられる。また、これら赤、緑及び青顔料の色調整及びインキの流動性を改善するために、次に挙げる顔料を必要量添加することができる。

赤色、緑色、青色以外にも、例えば、黄顔料として、１７、８３、１０９、１１０、１２８などが、紫顔料として、１９、２３などが、白顔料として、１８、２１、２７、２８などが、橙顔料として、３８、４３などが挙げられる。顔料は、単体以外に、顔料を予め分散剤、有機溶剤に分散させた顔料分散体であっても良い。

また、ブラックマトリックスに用いられる黒色顔料としては、カーボンブラックやチタンブラックが単独又は混合して用いられる。

インク液の樹脂成分には、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂からなる群から選ばれる１つ以上のものが使用される。

溶剤には、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤及び炭化水素系溶剤などが使用される。エステル系溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エトキシエチルプロピオネート、アルコール系溶剤として、１−ブタノール、３メトキシ−３メチル−１ブタノール、１−ヘキサノール、１、３ブタンジオール、１−ペンタノール、２−メチル１−ブタノール、４−メチル−２−ペンタノール、エーテル系溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールターシャリーブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、炭化水素系溶剤として、ソルベッソ１００、ソルベッソ１５０（製品名：エクソン化学社製）などが挙げられる。

また、有機ＥＬ素子において有機発光層を形成する場合、例えば、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）といった高分子発光材料を、トルエンやキシレンといった芳香族系有機溶媒に溶解、分散させることによりインキとなる。また、回路基材において、配線を形成する場合、金、銀、銅、ニッケル、白金、パラジウム、ロジウム等の金属微粒子分散液を水やアルコール、グリコール系溶媒に溶解、分散させることによりインキとなる。また、こ
れらのインキには必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤、レベリング剤等が添加されてもよい。なお、インキはこれらに限定されるものではない。

以下に、本発明の印刷装置で、上記したこれら材料を用いて、被印刷基材に精密パターンの転写を実施するための一例を説明する。

本発明の印刷装置を用いた印刷方法は、インキ剥離性のフィルム基材へインキ液膜を塗工し、該インキ液を予備乾燥して予備乾燥インキ膜とし、この予備乾燥インキ膜に凸部パターンが非画像パターンである凸版を押し当て引き離すことで、予備乾燥インキ膜の不要なパターンを版の凸部に転写除去し、該インキ剥離性のフィルム基材上に残った画像パターンを被印刷基材へ転写し、その後、残存インク膜が付着しているインキ剥離性フィルム基材を洗浄して、再び印刷に使用することを特徴とする。また、被印刷基材は、上記画像パターンを転写する直前・直後で洗浄をおこなうことを特徴とする。

図１は、本発明の印刷装置の一実施形態として、被印刷基材をフィルム基材とした場合の具体例の概略図を示すものである。以下、一例の実際のパターニング工程に沿って説明する。

印刷装置は、インキ剥離性フィルム基材１１２とその搬送の制御を行なうフィードローラ１０７、バックテンションローラ１１０、フィルムテンション制御ローラ１１１と、被印刷基材１１６とその搬送の制御を行なう、被印刷基材巻き出し部１１３、被印刷基材巻取り部１１４の搬送系とインク剥離性フィルム塗工部１０１、乾燥部１０２、パターン除去部１０３、アライメント部１０４、基材貼りあわせ部１０５、インキ剥離性フィルム洗浄部１０６、１０８、１０９、被印刷基材乾燥部１１５によって構成される。

フィードローラ１０７、バックテンションローラ１１０、被印刷基材巻き出し部１１３、被印刷基材巻き取り部１１４等の搬送部は、回転やテンションを制御してフィルム基材を搬送するためのモーターを備える。フィルムテンション制御ローラ１１１は、シリンダ等でフィルムに一定荷重を負荷しテンションを一定の値に維持する。装着されるフィルム原反幅は１００ｍｍ〜１０００ｍｍが選択できるが、パターンの実用性と転写位置精度を考慮し選択される。

また、フィルム基材のテンションの制御は、これら装置以外に搬送系にニップ部を設置して基材を保持することでも調節を行うことができる。ニップ部は、主に搬送ロールに備わったエアー吸着孔による吸着ニップが用いられる。

搬送は、各工程で必要な時間差を緩和し、フィルムの連続搬送を行うためのバッファを備えた場合には、連続搬送を行うことができるが、インキ剥離性フィルム基材や被印刷基材を、工程毎に必要な長さ搬送を行なうことが好ましい。

塗工部１０１は、可動ステージと、可動ステージ上に設けられたインキ剥離性フィルム基材に対しインキを塗布する塗工装置が設置されている。可動ステージは、ボールねじやリニアモーター等で駆動するものを用いることができ、金属製、石製などのものを用いることができるが少なくとも水平方向に水平を保ったまま往復運動することができ、インキ剥離性フィルム基材を吸着することができることが望ましい。吸着による表面の凹凸を防ぐためにフィルムのエッジ付近のみ吸着孔を設ける方法や、多孔質性材料を用いた吸着表面を用いる方法を選択することができる。

塗工装置は、連続加工や膜厚の均一性が優れるダイ方式のものについて説明するが、これに限定するものではない。ダイヘッドには、別に用意されたインキ供給用のポンプから
所定量のインキを供給することができる。このダイヘッドとインキ剥離性フィルム基材とのギャップは印刷開始前に設定してもよく、また可動式ステージの搬送に合わせてダイヘッドを上下動させて調整してもよい。

乾燥部１０２は、上記塗工部１０１でインキ剥離性フィルム基材へ塗工したインキ液を予備乾燥させるために設置されるもので、ホットプレート、オーブン、温風、減圧乾燥、紫外線照射などの乾燥装置を設けてもよい。

パターン除去部１０３は、可動ステージに樹脂製またはガラス製の凸版が吸着により装着されており、インキ剥離性フィルム基材上のインキ塗工面を該凸版に近づけた後、ステージに設けられているローラをインキ剥離性フィルム基材の上から押し当て、回転させながら印圧をかけ、インキ剥離性フィルム基材を該凸版から剥がすことにより、凸版の凸部と接した塗工膜を凸版に転移させる。

このとき、ローラ外周の材料としては、ゴムや金属、プラスチックなどの材料が使用できる。とりわけ、ゴムは可塑的な性質を持ち個体ではあるがその性質は液体に近く、均等に力を加えることが出来る。具体的なゴムの種類は、力学的性質に特化しているウレタンゴムや広い温度範囲でゴム弾性が優れているシリコーンゴムなどが挙げられる。またローラの曲率としては、使用する凸版の底に接触しないよう曲率の小さいものを使用することが望ましい。

アライメント部１０４は、可動性ステージと複数の顕微鏡カメラから構成されており、可動性ステージ上に吸着した被印刷基材上に、インキ剥離性フィルム基材上の予備乾燥インキ膜面を１００〜２５０μｍに近づけた後、インキ剥離性フィルム基材が透明なことを利用して、インキ剥離性フィルム基材上に得られたパターンの一部やアライメント用のマークパターンと、被印刷基材上のパターンを透過画像で認識し、それぞれの基材パターンを認識した画像を基に可動性ステージを動作させ転写位置の補正を行うことができる。

また、インキ剥離性フィルム基材と被印刷基材の間に顕微鏡カメラを挿入し、それぞれの基材上のパターンを認識した画像を基に位置の補正を行う方法も選択できる。

上記顕微鏡カメラは光学顕微鏡、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）顕微鏡のどちらであっても良いが、オートフォーカス、電気的に制御可能な手動焦点制御機構のいずれか、もしくはその両方の機能を必要とし、取得した画像を観察するために、外部に設置したモニターや位置補正のための画像処理装置へ出力するインターフェースを持つものとする。

貼りあわせ部１０５には、前記アライメント部１０４に設置された可動性ステージ上にローラが設けられる。パターン除去部と同様にローラ外周の材料としては、ゴムや金属、プラスチックなどの材料が使用できる。このとき、ローラの曲率としては、微小なインキ膜の凹凸に追従するよう曲率の大きいものを使用することが望ましい。

可動性ステージに固定された被印刷基材と、わずかな隙間をあけて設置されたインキ剥離性フィルム基材の上からローラを押し当て、可動性ステージの移動と共にローラを回転させながら印圧をかけ、つぎにインキ剥離性フィルム基材を被印刷基材から剥がすことにより画像部パターンを被印刷基材上へ転写することができる。

被印刷基材洗浄部１１７・１１８は被印刷基材を洗浄するために設置されるものである。洗浄手段として、異物や裏面ゴミ対策として接触式の微粘着ローラや気液二相流が効果的であり、付着した不要なインク成分の除去などはエキシマＵＶ洗浄などが非常に効果的
である。

非印刷基材の基材乾燥部１１５は、被印刷基材上に転写された画像パターンを乾燥させるために設置されるもので、ホットプレート、オーブン、温風、減圧乾燥、紫外線照射などの乾燥装置を設けることが可能であるが、被印刷基材の巻き取り時のブロッキングを防止するために必要な乾燥が可能であればよく、具体的には１８０℃で数分間の熱乾燥を行えるものが使用できる。

インキ剥離性フィルム洗浄部１０６には、インク剥離性のフィルムの残存インク膜を除去するために、金属ローラが設けられている。フィルム搬送を通して金属ローラとインキ剥離性フィルムが接触することで、残存インク膜が除去される。

インキ剥離性フィルム洗浄部１０８には、ＵＶによる洗浄部が設けられている。使用するランプは、低圧水銀ランプとキセノンエキシマランプのどちらでも良いが、照射距離の制限はあるが、高速洗浄可能、装置小型化、低温処理が可能、超寿命・省エネルギーであるキセノンエキシマランプが望ましい。

インキ剥離性フィルム洗浄部１０９には、流体による洗浄部が設けられている。その方法は、例えば気液二相流を噴霧する方法や溶剤に浸漬する方法などを選択できる。また、ＵＶによる洗浄と組み合わせることで、大幅な洗浄力向上が望める。

以下に、本発明の印刷装置を用いた具体的実施例について説明する。以下の実施例では、図１に示した本発明の印刷装置を使用して、カラーフィルターのブラックマトリックスのパターンニングをフィルム基材上におこなった後に、アライメントを行ない連続してブラックマトリックスの開口部に赤色の印刷を行った。

[カラーフィルター用黒色インキの調整]
カラーフィルター用黒色インキを次の要領で調製した。下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビーズを用い、サンドミルで５時間分散し黒色インキを得た。
・ポリイミド前駆体（東レ（株）製：セミコファインＳＰ−５１０） １０．０質量部 ・黒色顔料（カーボンブラック） ７．５質量部 ・溶媒（Ｎ―メチル−２−ピロリドン：ＮＭＰ） １３０．０質量部 ・分散剤（銅フタロシアニン誘導体） ５．０質量部 ・レベリング剤（ビックケミージャパン（株）製：ＢＹＫ３３３） ０．５質量部

画像部パターンを凹部とした凸版のパターンの除去版としては、３００ｍｍ幅（パターン有効幅は２３０ｍｍ）の硝子製基板にエッチング加工を行ない、凸版を作成し使用した。パターンは縦線幅３０μｍ幅、横線幅４０μｍ幅の連続したブラックマトリックスパターンとし、４つの角に位置するアライメントマークを設けた。

被印刷基材としてフィルム厚１２０μｍの光透過性耐熱性フィルム基材を３００ｍｍ幅、２０ｍのロール状で用意した。

インキ剥離性フィルム基材として、基材厚１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムに剥離性シリコーンゴムを厚さ１０μｍ塗布して乾燥させたものを、印刷装置の搬送部周回長さと同程度のエンドレス状に加工して使用した。

最初に、エンドレス状のインク剥離性フィルム基材１１２の搬送を行い、インキ剥離性
フィルム洗浄部１０６、１０８、１０９で前洗浄した。さらに、イオナイザーによる静電気除去も同時におこなった。

次に、塗工部１０１ステージ上でインキ剥離性フィルム基材に、３００ｍｍ幅のヘッドを用いたダイコーターにより、塗工長さ４００ｍｍ、膜厚１．０μｍでインキをコーティングした。

塗工が終わったインキ剥離性フィルム基材は、搬送速度を調整しながら乾燥部１０２の６０℃のＩＲ（赤外線加熱）炉内を通過させて予備乾燥を行い、塗工部がパターン除去部１０３ステージ上に設置されるまで搬送を行なった。

あらかじめパターン除去部に設置しておいた凸版に、インキ塗工部をゴムローラで押し当て非画像部を除去した後、アライメント部１０４ステージへ画像部パターンが来るように搬送した。その後、ゴムローラでインキ剥離性フィルム基材１１２と被印刷基材１１６を貼り合わせた後、インキ剥離性フィルム基材を被印刷基材から剥がすことによって、被印刷基材への画像パターンの転写を行った。

被印刷基材は、画像パターンの転写直前・直後で、１．エキシマＵＶ洗浄、２．気体・液体の噴きつけによる洗浄、３．微粘着クリーニングローラによる接触洗浄を行なった。転写直後には連続して赤色インキを重ね印刷するため、被印刷基材を再びアライメント部ステージに戻した。

被印刷基材にブラックマトリックスパターンの転写を行なった後のインキ剥離性フィルム基材は、インキ剥離性フィルム洗浄部１０６、１０８、１０９を通して洗浄され、次に、再び赤色の印刷加工を行った。

［カラーフィルター用赤色顔料分散体の調整］
続いて、カラーフィルター用赤色インキを次の要領で調製した。下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビーズを用い、サンドミルで５時間分散し、さらに５μｍのフィルタでろ過して赤色顔料の分散体を得た。
・赤色顔料：
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッドＢ−ＣＦ」） １８質量部 Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッドＡ２Ｂ」） ２質量部 ・アクリルワニス（固形分２０％） １０８質量部

〔赤色着色インキの調整〕
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して赤色着色インキを得た。
・上記分散体 １００質量部 ・メチル化メチロールメラミン：ＭＷ−３０（三洋化成社製） ２０質量部 ・レベリング剤：メガファックＦ−４８３ＳＦ（大日本インキ化学工業社製）１質量部 ・プロピレングリコールモノメチルエーテル ８５質量部 ・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ４５質量部

パターンの除去版としては、３００ｍｍ幅（パターン有効幅は２３０ｍｍ）の硝子製基板にエッチング加工を行ない、凸版を作成し使用した。パターンは凸部２０μｍ幅、凹部８０μｍ幅の連続したストライプパターンと、４つの角に位置するアライメントマークを設けた

上記部材を用い、図１の装置を用いてブラックマトリックスパターン形成済みの被印刷基材に再び印刷加工を行った。

ブラックマトリックスを作成したのと同様の手順で、インキ剥離性フィルム上に赤色インキの画像パターンを作成し、その画像パターンがアライメント部ステージへ来るように搬送した。

２つのアライメント用カメラで対角上のアライメントマークを確認した後、画像処理を用いて、インキ剥離性フィルム上の赤色インキ画像パターンと被印刷基材上のブラックマトリックスの位置あわせを行なった。その後ゴムローラでインキ剥離性フィルム基材と被印刷基材を貼り合わせた後、インキ剥離性フィルム基材を被印刷基材から剥がすことによって、被印刷基材への赤色インキ画像パターンの転写を行った。

その後、被印刷基材を再び洗浄して乾燥部へ搬送し、ホットプレート１２０秒で乾燥し、パターン印刷物を得た。

得られたパターン印刷物は、異物欠陥も少なく、被印刷基材の非画像部では、残存インク成分は除去されていた。また、重ねて印刷した赤色インキの被印刷基材に対する密着性も高く、微粘着テープを使用して密着性の確認を行なったが、インキが非印刷物表面から剥がれることなく、品質的に問題ない印刷物を得ることができた。

本実施例で得られた、本印刷装置の洗浄効果を、非画像部で接触角測定によって評価した。その結果を図２に示す。印刷前に洗浄を行なうことで、被印刷基材の表面の濡れ性が改善される。重ね刷り（複数回転写）をした場合、印刷後に非画像パターン部にインク成分が付着して接触角が大幅に増加するが、基材洗浄を通すことで接触角は直前洗浄後の状態に戻ることがわかった。

比較例として、被印刷基材にブラックマトリックスの画像パターンを転写した後に、実施例１で実施した被印刷基材の１．エキシマＵＶ洗浄、２．気体・液体の噴きつけによる洗浄、３．微粘着クリーニングローラによる接触洗浄を行なわないで、赤色インキの印刷をおこない、重ねて印刷した赤色インキの被印刷基材に対する密着性の評価を同様の方法で行なった。密着性の比較結果を図３に示す。転写直後に、被印刷基材の洗浄をおこなわないで重ね印刷をおこなうと、図３の写真に示すとおり、重ねて印刷した赤色インキ部分の密着性が弱く、非印刷基材から剥がれてしまっていることが分かる。この結果、本発明の印刷装置を用いて、安定して印刷物を得られることが確認できた。

１０１・・塗工部 １０２・・乾燥部 １０３・・凸版貼りあわせ／パターン除去部１０４・・アライメント部 １０５・・吸着ステージ／貼りあわせ部
１０６・・インキ剥離性フィルム洗浄部１ １０７・・フィードローラ
１０８・・インキ剥離性フィルム洗浄部２ １０９・・インキ剥離性フィルム洗浄部３１１０・・バックテンションローラ １１１・・フィルムテンション制御ローラ
１１２・・インク剥離性フィルム １１３・・被印刷基材巻き出し部
１１４・・被印刷基材巻取り部 １１５・・被印刷基材乾燥部
１１６・・被印刷基材 １１７・・被印刷基材洗浄部

Claims (5)

1. 少なくとも、インキ剥離性のフィルム基材上にインキ液を塗工する手段と、該インキ液を予備乾燥して予備乾燥インキ膜を得る手段と、画像部パターンを凹部とした凸版を該予備乾燥インキ膜に押し当て引き離すことで非画像部を該凸版の凸部に転移させる手段と、該インキ剥離性のフィルム基材上に残された予備乾燥インキ膜からなる画像パターンを被印刷基材表面上へ転写する手段と、剥離性のフィルム基材上の残存インク膜を洗浄し除去する洗浄手段と、被印刷基材表面を洗浄する手段とを具備することを特徴とする印刷装置。
2. 前記被印刷基材表面を洗浄する手段が、被印刷基材に対してプラスチックフィルムや繊維、金属、紙、ゴムを接触させることで、洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載する印刷装置。
3. 前記被印刷基材表面を洗浄する手段が、被印刷基材に対して、流体を噴霧する、もしくは流体に浸漬することによって、洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載する印刷装置。
4. 前記被印刷基材表面を洗浄する手段が、被印刷基材に対して、紫外線（ＵＶ）照射によって、洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載する印刷装置。
5. 前記被印刷基材表面を洗浄する手段による洗浄が、印刷基材への転写前後の少なくともどちらかで行なわれることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載する印刷装置。