JP2011173266A - 凸版印刷装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬディスプレイパネルなどの高精細パターンを印刷する凸版印刷装置において、印刷工程の時間を短縮する。
【解決手段】印刷版としての凸版３を巻回する回転式の版胴１と、被印刷基板を載置する基板定盤５とを有する凸版印刷装置において、印刷版としての凸版３を巻回する回転式の版胴１と、被印刷基板を載置する基板定盤５と、凸版３と接触する１点および凸版３と接触する１点から離れた場所に軸を１点以上設ており、凸版３にインキ１５を供給するための無終端ベルト９と、該ベルト９上へインキ１５を塗布するためのスリットコーター１３を有しており、且つ、該ベルト９上のインキ１５を乾燥させる機構１７と、該ベルト９上のインキ１５を回収する機構２１と、該ベルト９上のインキ１５を洗浄する機構２７を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、凸版印刷法を用いて微細なパターンを被印刷体に面内均一に形成する印刷装置に関する。特に、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子の発光層や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のカラーフィルター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。

従来、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形成する方法としてはフォトリソグラフィー法が用いられている。フォトリソグラフィー法では線幅が数μｍの微細なパターンが面内均一に形成できる。しかし、露光・エッチングを繰り返すため工程が複雑であり、製造装置が高価かつ大型の基板にパターンを形成するためには製造装置も大型なものが必要となるため、コストがかかるというデメリットがある。そのため、近年、印刷による微細パターンの形成が可能な凸版法が注目されている。

凸版法とは、所望のパターンを金属やゴム、樹脂などで凸状に形成し、これを版として印刷を行う方法である。特にゴムや樹脂などの弾性物質を版材として用いたものをフレキソ印刷とも呼ぶ。凸版法では該凸版をインキ溜めに接触させて凸部分にインキを転移させ、続いて該凸版を被印刷物に接触させることでパターンを転写する。

前記凸版へのインキ転移には一般的にアニロックスロールが使用される。アニロックスロールの表面には格子状に微細な溝（セル）が彫刻されており、格子の線数とセルの面積および深さで、アニロックスロール表面に載るインキの量を調節できる。インキを溜めたアニロックスロールに凸版が接触することで、セルから凸版へとインキが転移する（インキング）。凸版へのインキングを均一に行うためには、インキ壷となるアニロックスロールに均一なインキングを行う必要がある。また、扱うインキの物性と版の形状や濡れ性などの条件によってアニロックスロールのセル形状や面積および深さを変更する必要がある。

アニロックスロールへのインキ供給方法には特許文献１に記載された、インキ溜めにインキを満たし、その中で該ロールを回転させ、余分なインキをブレードで掻き落とすというものがある。該ロール表面のセルに均一にインキを満たすには、該ロールに対するブレードの角度とブレードの押し圧を調整する。しかしながら、該ロールとブレードが接触することから両者の磨耗による微小な異物がインキ中に含まれてしまう。これは微細なパターンを形成する上で、パターン中の異物となって現れ、例えば有機ＥＬ発光層などにおいては電極間のショートなどの原因となる。

また、印刷を連続で行ううちに、アニロックスロールに乾燥したインキが堆積し、印刷線幅や膜厚の変動などの不良が起きるようになる。特に高分子有機発光体をインキ化したものは揮発性有機溶剤を使用しているため、乾燥が速く、インキの堆積が起こり易い。

特開２００９−２０８３２８号公報

上記目的を達成するために本発明は、インキの異物を少なくして、さらにアニロックスロールへのインキの堆積を生じない凸版印刷装置を提供するものである。また、作業時間の縮小を可能とする凸版印刷装置を用いた製造方法を提供するものである。

上記課題を解決するために請求項１に係る発明としては、印刷版としての凸版を巻回する回転式の版胴と、被印刷基板を載置する基板定盤とを有する凸版印刷装置において、印刷版としての凸版を巻回する回転式の版胴と、被印刷基板を載置する基板定盤と、前記凸版と接触する１点および前記凸版と接触する１点から離れた場所に軸を１点以上設ており、前記凸版にインキを供給するための無終端ベルトと、該ベルト上へインキを塗布するためのスリットコーターを有しており、且つ、該ベルト上のインキを乾燥させる機構と、該ベルト上のインキを回収する機構と、該ベルト上のインキを洗浄する機構を備えていることを特徴とする凸版印刷装置である。

また、請求項２に係る発明としては、請求項１に記載の凸版印刷装置において、インキ供給用のベルトの材質が金属もしくは、耐溶剤性のある高分子樹脂またはゴムのベルトであって、該ベルト表面に所望量のインキを凸版に転移させるための彫刻がなされていることを特徴とする凸版印刷装置である。

また、請求項３に係る発明としては、請求項１〜２に記載の凸版印刷装置において、（ａ）スリットコート工程と、（ｂ）インキ乾燥工程と、（ｃ）転移・転写工程と、（ｄ）インキ回収工程と、（ｆ）ベルト洗浄・乾燥工程が連続してなる印刷工程であって、第１の印刷〜第ｎの印刷が、（ａ）スリットコート工程から（ｃ）転移・転写工程と、（ｄ）インキ回収工程から（ｆ）ベルト洗浄・乾燥工程が並行して進められることを特徴とする凸版印刷装置を用いた製造方法である。

本発明によれば、表面に微細な彫刻を施したベルトを凸版へのインキ供給源として使用することにより、凸版へのインキ供給後にセルに残ったインキを回収する工程と、セルを洗浄する工程において、印刷工程を停止することなくシームレスに印刷が行える。

本発明の一実施形態の凸版印刷機の全体を示した概略図である。 本発明の一実施形態の凸版印刷装置の印刷工程を示したフロー図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の凸版印刷装置の一実施形態としての全体の概略を示したものである。

図２は、本発明の凸版印刷装置の印刷工程フローを示したものである。

以下に、図１を用いて本発明の実施形態を説明する。

図１に示すように、回転可能に支持された版胴１と、版胴の周面に巻きつけた凸版３と、版胴１の下方に位置して水平に設置された定盤５と、表面に微細な彫刻パターンを形成したベルト９と、ベルト９が凸版３に接触する位置に設置された軸ローラ１１ａと、そこから離れた場所に設けられ、軸ローラ１１ａと共にベルトの軸ローラとなる１１ｂと、ベルト９に均一にインキを塗布するためのスリットコーター１３と、ベルト９に塗布したインキを所望の物性になるように乾燥させる機構１７と、インキを凸版３へ供給した後にベルト上に残ったインキを回収する機構２１と、インキ回収後のベルトを洗浄する機構２７と、を備えている凸版印刷装置である。

ベルト９はＳＵＳ材で出来た無終端のベルトであり、凸版３へのインキ供給源であり、該ベルトの表面には機械彫刻やレーザー彫刻で表面に微細なセルを形成する。もしくは、ベタ塗布の場合などは彫刻のないまま使用しても良い。該ベルトと該凸版が接するのは軸ローラ１１ａ表面上の幅方向の微小な面であるため、均一な転写パターンを得るためには版胴の回転軸と軸ローラ１１ａの回転軸を並行にする必要がある。また、該ベルトのセルの深さや配列を凸版とインキの特性に合わせて適切に選択する必要がある。該ベルトは軸ローラ１１ａと軸ローラ１１ｂの間にかけられ軸の駆動によって走行する。また、必要に応じて軸ローラは追加することが出来る。走行路の途中においては、インキの塗布や乾燥および回収、洗浄のための機構を設けることが出来る。

該ベルトへのインキ供給はスリットコーター１３によって行う。スリットコーターはヘッドリップと被塗布物のギャップによって塗布膜厚が変化するため、ギャップを一定に保つことが重要である。そのため、塗布用のバックアップローラが必要になる。一例としては軸ローラ１１ｂをバックアップローラとして使用する。ギャップ変動を避けるため、該バックアップローラには剛体ロールを用いることが好ましい。

スリットコーターで塗布したインキは粘度が低く、そのままパターンの転写を行うとパターン不良が生じやすい。そこで、粘度を調整するために乾燥機構１７を用いてインキの乾燥を行う。ファン１９は乾燥装置の一例として挙げたものである。風を当てベルト９上に塗布したインキを面内均一に乾燥させるためには、図示していないが気流の制御を行う整流器を設ける必要がある。

インキ回収機構２１はインキ転移後にベルト上に残ったインキを回収するものである。回収機構のひとつに挙げられるのはスクレーパ２３である。該スクレーパは樹脂などの板状であり、ベルトに押し当てることでインキを掻き取る。掻き取ったインキは回収容器２７に回収される。

ベルト洗浄機構２７はインキ回収後にベルトに残留するインキを除去し、清浄な表面に戻す。例としては有機溶剤２７への侵漬を挙げた。ローラ２９は走路を曲げるガイドローラである。図示はしていないが、この後に乾燥の工程が必要である。

次に、本発明を適用した凸版印刷機の一連の印刷工程における動作について図２を用いて詳細に説明する。

図２に示すように、本発明の印刷工程には（ａ）スリットコート工程、（ｂ）インキ乾燥工程、（ｃ）転移・転写工程、（ｄ）インキ回収工程、（ｆ）ベルト洗浄・乾燥工程がある。

まず、第１の印刷を開始する。

（ａ）スリットコート工程は、スリットコーター１３がベルト９にインキを塗布する。塗布の開始時、スリットのインキ塗出口とベルトの間にビードを形成するために一時的にベルトが停止する。安定したビードが形成され次第、ベルトの動作を開始して塗布を開始する。

次に、（ｂ）インキ乾燥工程は、塗布したインキに適正な転写特性を持たせるために乾燥機構１７でインキの乾燥を行う。乾燥方法としては風、熱、真空排気（減圧）が挙げられる。

次に、（ｃ）転移・転写工程は、ベルト９から凸版３へインキを転移させ、該凸版から被印刷物７へパターンを転写する。ベルト９の走行速度と版胴１の周速度と定盤５の移動速度を同期させ、インキを該ベルトから該凸版へ、該凸版から該被印刷物へ転写させる。上記の（ａ）のスリットコート工程から、（ｃ）の転移・転写工程までは速度の制御が必要な一連の流れである。

前記（ａ）のスリットコート工程から、（ｃ）の転移・転写工程が終了したところで、第２の印刷を開始する。その後、第ｎの印刷を繰り返し開始する。

また、前記（ａ）のスリットコート工程から、（ｃ）の転移・転写工程と並行して、第ｎの印刷においては、（ｄ）のインキ回収工程から、（ｆ）のベルト洗浄・乾燥工程をおこなう。

以下に（ａ）のスリットコート工程から、（ｃ）の転移・転写工程と並行しておこなう、（ｄ）のインキ回収工程と、（ｆ）のベルト洗浄・乾燥工程について説明をする。

前記（ｄ）インキ回収工程は、ベルト９上に残ったインキをインキ回収機構２１で回収する。インキ回収工程にはスクレーパ２３を用いた掻き取りや、有機溶剤を噴霧しての拭き取りまたは吸引、有機溶剤に浸して溶解液を回収する方法などがある。特に接触による磨耗で異物の発生が問題となるような印刷物の場合、有機溶剤に浸しての回収が好ましい。

前記（ｆ）ベルト洗浄・乾燥工程は、ベルト洗浄機構２７によってベルト表面を洗浄・乾燥させて次の印刷に備える。この（ｆ）ベルト洗浄・乾燥工程では前記（ｄ）のインキ回収工程と同じように、有機溶剤の噴霧と拭き取り、有機溶剤に浸して溶解するなどの方法がある。場合によっては洗浄を（ｄ）インキ回収工程に含めてしまい、乾燥を行うだけでよい。

前記（ｄ）のインキ回収工程と（ｆ）のベルト洗浄・乾燥工程に必要なのは工程の完了に必要な十分な長さの経路であり、速度の制御を行う必要はなく、塗布及至転写工程の速度に追従してかまわない。

よって、塗布工程〜転写工程と並行して、第２の印刷〜第ｎの印刷は、前記（ｄ）のインキ回収工程と（ｆ）のベルト洗浄工程が行える。

第ｎの印刷の（ｃ）の転移・転写工程が終了したところで、（ｄ）のインキ回収工程から、（ｆ）のベルト洗浄・乾燥工程を続けておこない、印刷を終了する。

以下に、本発明の具体的実施例について説明する。

まず、装置は図１に示した構成を使用した。乾燥工程にはベルト走行方向の側面からファンを用いて風を当てた。インキ回収工程にはトルエンへの超音波侵漬工程を用いた。侵漬後のベルトは風を側面から当てて乾燥させた。前記インキ回収工程は洗浄工程を兼ねるため、後の洗浄工程を省略した。凸版は３００ｍｍ×１５０ｍｍの基材の中心に線幅１００μｍ、スペース１００μｍのラインパターンを５０ｍｍ角で作製し、ラインパターンが回転方向と並行になるように版胴にクッションを介して巻きつけた。ベルトは幅１００ｍｍ、全長４ｍのＳＵＳ製で、インキを塗布する側の表面に機械彫刻を施したものを使用した。

次に、ガラス基板を１００ｍｍ角とし、インキは有機発光材料をトルエンに溶解して調液したものを使用し、連続して５回の印刷を行った。５回の印刷に要した時間は１０分であった。アニロックスロールを使用した場合の２０分と比較して２分の１の時間で印刷が行えた。パターニング性に関しても従来装置と比較して変わらない特性が得られた。

本発明の凸版印刷機は微細パターンを形成する凸版印刷工程の時間短縮に利用できる。特に、有機ＥＬの発光層のパターン印刷の分野で利用が期待される。

１ ・・・版胴
３ ・・・凸版
５ ・・・定盤
７ ・・・被印刷物
９ ・・・ベルト
１１ａ・・・凸版とベルトが接触する地点のベルト回転軸ローラ
１１ｂ・・・ベルトの走路を確保するための回転軸ローラ
１３ ・・・スリットコーター
１５ ・・・インキ
１７ ・・・インキ乾燥機構
１９ ・・・乾燥用ファン
２１ ・・・インキ回収機構
２３ ・・・スクレーパ
２５ ・・・インキ回収容器
２７ ・・・ベルト洗浄機構
２９ ・・・ベルトガイドローラ
３１ ・・・有機溶剤

Claims (3)

1. 印刷版としての凸版を巻回する回転式の版胴と、被印刷基板を載置する基板定盤とを有する凸版印刷装置において、
   印刷版としての凸版を巻回する回転式の版胴と、
   被印刷基板を載置する基板定盤と、
   前記凸版と接触する１点および前記凸版と接触する１点から離れた場所に軸を１点以上を設ており、前記凸版にインキを供給するための無終端ベルトと、
   該ベルト上へインキを塗布するためのスリットコーターを有しており、
   且つ、該ベルト上のインキを乾燥させる機構と、該ベルト上のインキを回収する機構と、該ベルト上のインキを洗浄する機構を備えていることを特徴とする凸版印刷装置。
2. 請求項１に記載の凸版印刷装置において、インキ供給用のベルトの材質が金属もしくは、耐溶剤性のある高分子樹脂またはゴムのベルトであって、該ベルト表面に所望量のインキを凸版に転移させるための彫刻がなされていることを特徴とする凸版印刷装置。
3. 請求項１〜２に記載の凸版印刷装置において、
   （ａ）スリットコート工程と、（ｂ）インキ乾燥工程と、（ｃ）転移・転写工程と、（ｄ）インキ回収工程と、（ｆ）ベルト洗浄・乾燥工程が連続してなる印刷工程であって、
   第１の印刷〜第ｎの印刷が、（ａ）スリットコート工程から（ｃ）転移・転写工程と、（ｄ）インキ回収工程から（ｆ）ベルト洗浄・乾燥工程が並行して進められることを特徴とする凸版印刷装置を用いる製造方法。

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