JP2012200941A - 凸版印刷機 - Google Patents

Abstract

【課題】機能性薄膜を高品質で異物が少なくかつムラがない印刷することが出来る凸版印刷装置を提供すること。
【解決手段】基材に、機能性薄膜を形成する為の凸版印刷機であり、少なくとも、印刷パターンが形成された凸版を外周部に具備するシリンダー状版胴、該凸版にインキを供給するアニロックスロール、アニロックスロール上の余剰インキを掻き落とすドクターロール、インキ供給装置及び、前記凸版のインキが転写される被印刷物を載置する位置決め定盤を具備する印刷装置において、前記アニロックスロール周面端部領域に臨界表面張力が20mN/m以下の領域が形成されていることを特徴とする凸版印刷機。
【選択図】図１

Description

本発明は、機能性薄膜を高品質に印刷することができる凸版印刷機に関する。

近年、微細薄膜パターン形成において、量産性に優れ、製造コストを低く抑えることが可能である公知の印刷方式を利用する試みが検討されている。特にディスプレイ分野では、画面の大型化、コストの低減化に対応するため、印刷方式によって有機半導体や、導電材料を代表とする機能性薄膜をパターン形成する検討が進められている。

具体的な印刷方式としてはオフセット印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、凸版印刷法などが検討されている。

これらの各種印刷手法の中で特に樹脂凸版印刷法は、樹脂からなる凸版と、アニロックスロールと呼ばれる表面に細かい凹部（セル）が彫刻されたインキ供給ロールと、溶剤乾燥型のインキとを用いた印刷方式であり、従来から包装紙などの印刷物に広く使用されている。この樹脂凸版印刷は、膜厚０．０１〜０．２μm程度の薄膜の形成に特に適している。

また、樹脂凸版印刷はキスタッチと称されるごく低印圧での印刷が可能であることから、ガラス基板や高い圧力をかけることによって特性が破壊され易い透明電極等が成膜された基板に対する印刷にも適しており、ディスプレイ等の電子部品のパターン形成に特に適した印刷方法である。

次に、一般的な凸版印刷装置について図２を参照して説明する。
この凸版印刷装置は、図２に示すように、凸版204の版面にインキを供給するためのセルを有するアニロックスロール201と、アニロックスロールにインキを供給するインキチャンバ208と版下クッション203を介してパターン形成用の凸版204が装着される回転式の版胴205と、被印刷基板207が載置される基板定盤206と、インキを掻き落とすドクタリングを行うドクターブレード202を有して構成されている。

次に、図２の印刷機を用いた際の印刷の流れについて説明する。
まず基板定盤206上に被印刷基板が載置された後、版胴205の直下まで移動する。基板定盤206が移動したならば、版胴205が基板定盤206の動作と同期回転し、版胴205と等速で動作するアニロックスロール201より、凸版204へインキが供給される。凸版204へインキが供給された後速やかに凸版上のインキは被印刷基板207へ転写され印刷動作が終了する。

ここで、ドクターブレード202はアニロックスロール201上に塗布されたインキのうち余剰インキを掻き落とすことによってアニロックスロールセル内に均一にインキを押し込むために、20ｋPa程度の圧力でアニロックスロールへ押し当てられる。そのため、アニロックスロール、ドクターブレードの両者が磨耗し、その削れ分がインキの中へ混入する問題があった。

アニロックスロールやドクターブレードは一般的に、金属酸化物、若しくは樹脂からなる為、これらが異物としてインキ内に混入することとなる。インキ中に混入した異物は最終的に印刷膜中に残留する。

この異物は、従来の樹脂凸版印刷法において主な対象であった一般印刷物ならば、大き
な問題とならないが、有機半導体薄膜や、有機ＥＬ薄膜などを代表とする機能性薄膜の微細パターニングなどを目的としたエレクトロニクス部材向け印刷では、削れた異物が原因で製品不良となる。特に異物が金属の場合、導電することによりショートを起こすなどの不具合が発生するため、異物を低減する必要がある。

以上のように、アニロックスロール上のインキを掻き落とす手段としては主として、ドクターブレードが用いられているが、その他の手段として特許文献１に示すように、ゴムロールをドクターとして使用するドクターロール手法も使用されている。

ドクターロール手法を用いることによって、ドクターブレード手法で発生したような異物の発生は低く抑えられることが出来るが、本手法はアニロックスロール端部領域におけるドクタリング性が悪く、端部領域においてインキの量が過剰となるため、ムラの発生や、版のパターン部以外にインキが付着するなどの問題があった。

特開２００１−０８３４９５号公報

以上のように、従来のドクターロール手法は、異物の発生を抑制できるという利点があるものの、ムラなどの印刷特性や、凸版の底にインキが付着するなどの問題があり、機能性薄膜印刷に求められる要求特性を満たすものではなかった。
よって、本発明の目的はかかる問題を解決し、機能性薄膜を高品質で異物が少なくかつムラがない印刷することが出来る凸版印刷装置を提供することにある。

上記課題を解決する為に、本発明者らが鋭意研究を行った結果、ドクターロールを用いてドクタリングを実施した際に発生する端部領域でのドクタリング不良発生原因は、ドクターロール裏面においてドクタリングされた余剰インキが、ドクターロールとアニロックスロールの端部を伝い前方に流れ出ることによって発生していることが明らかになった。

上記現象を防止する為に種々検討を行った結果、アニロックスロールの端部領域の臨界表面張力をその他の領域の臨界表面張力よりも小さくすることによって、ドクタリングされたインキが端部方向へ移動しにくくなり、前方へ流れ出るインキの量が少なくなることが確認された。

本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、基材に機能性薄膜を形成する為の凸版印刷機であり、少なくとも、印刷パターンが形成された凸版を外周部に具備するシリンダー状版胴、該凸版にインキを供給するアニロックスロール、アニロックスロール上の余剰インキを掻き落とすドクターロール、インキ供給装置及び、前記凸版のインキが転写される被印刷物を載置する位置決め定盤を具備する印刷装置において、
前記アニロックスロール周面端部領域に臨界表面張力が20mN/m以下の領域が形成されていることを特徴とする凸版印刷機である。

また、請求項２に記載の発明は、アニロックスロール周面端部領域が、平面であることを特徴とする請求項１に記載の凸版印刷機である。

また、請求項３に記載の発明は、アニロックスロール周面端部領域にフッ素樹脂からな
る薄膜を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の凸版印刷機である。

本発明の凸版印刷機を用いることによって、印刷物中に異物が含まれることなく、また、ムラがなく均一な機能性薄膜を得ることが出来る。

ドクターロールを有する本発明の凸版印刷機の概略を説明する図面である。 ドクターブレードを有する本発明の凸版印刷機の概略を説明する図面である。 本発明の凸版印刷機のアニロックスロールの概略を説明する図面である。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお。本発明はこれに限るものではない。
本発明の実施の形態を、図１に示す樹脂凸版印刷機におけるアニロックスロール101からなるインキ供給機構109を中心に説明する。
図１に示す樹脂凸版印刷機はパターン形成用の凸版104が装着されるシリンダー式の版胴105、凸版104に接してインキを供給するアニロックスロール101、アニロックスロールへインキを供給する為のインキチャンバ108、アニロックスロール101上の余剰インキを掻き落とすドクターロール102、基板を載置する基板定盤106から構成された印刷装置である。

本発明の凸版印刷機に用いることが出来るアニロックスロール101としては、SUS材などで作成された芯ロール上に、酸化クロムをプラズマ溶射して形成した酸化クロム皮膜を、レーザー彫刻によってパターニングしたセラミックスロール、又は、芯ロール上に銅メッキを施した後樹脂を塗布し、レーザーパターニングした後に腐食処理をし、得られたパターン上にクロムメッキを施したクロムロールのいずれも用いることが出来る。
前記のアニロックルロール上に形成されるパターンとしては、ヘリカルパターン、ＦＭパターン、ハニカムパターン、ダイヤパターン、ドットパターンなどいずれのパターンも用いることが出来る。

また、これらのパターンはモアレを防止する為に適宜角度を設けても良い。
これらのパターンが形成された後、アニロックスロール101表面は、ドクターロール102側に傷をつけるのを防止する為に研磨されることが望ましい。具体的にはアニロックスロールのパターン土手部において4μm以上の突起がなくなるよう研磨されることが望ましい。

次に、図３に示す前記のアニロックスロールの周面端部に、本発明の低臨界表面張力部301を設ける。周面上に低臨界表面張力部301を設ける幅としては、0.5cm〜2.0cmであることが望ましい。この範囲にあることによって、インキの回り込みを防止する効果を得ることが出来、かつアニロックスロールの有効領域を減らすことを最小限にすることが出来る。幅は、前記の値の範囲内において、ドクタリング速度とインキの粘度から適宜選択する。

前記の低臨界表面張力部301が形成される面は、平面であることが望ましい。平面でなくパターンが描画されていると粗面化の効果により低臨界表面張力面においても濡れ性が向上し、本発明の効果が得にくくなる。また、平面であることによって、低臨界表面張力面を作成する際にピンホールなどの欠陥を減らすことが出来る。

このような低臨界表面張力部301は、PTFE,PFA等に代表されるフッ素樹脂を粉体吹き付
け塗装、スプレーコーティング等や、プラズマ重合による形成などフッ素樹脂膜を形成する等公知の手法を用いて作成することが出来る。フッ素樹脂薄膜を形成する際には、セル形成領域302にフッ素樹脂薄膜が形成されないようにマスキングを施す必要がある。

作成されるフッ素樹脂薄膜の膜厚としては、5〜20μmの範囲にあることが望ましい。この範囲にあることによって、ドクタリングに影響を与えることなくフッ素樹脂による臨界表面張力が20mJ/m²以下の低臨界表面張力面を得ることが出来る。臨界表面張力が20mJ/m²より大きいと、ドクタリング前のアニロックスロールの余剰インキがドクタリング後のアニロックスロール面へとアニロックスロール端部から回りこみインキ量の増大・ムラが生じ、結果として印刷パターンにムラ等の不良が生じる。

アニロックスロール101を回転する機構としては、回転速度ムラが印刷物に大きな影響を与える為、高精度に回転を制御可能なサーボモータでダイレクトドライブを行うことが望ましい。また、必要トルクを得るために減速機構を使用する場合にはバックラッシュレスの機構を用いることが望ましい。

次に、使用することが出来るドクターロール102としてはSUS材などで作成された芯ロールに、ニトリルゴム、シリコーンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴムなどを巻きつけて作成してもよいし、これらのゴムローラ上に、PFA熱収縮チューブを巻きつけたものなどを用いることが出来る。これらゴム材は、インキとして使用する溶剤に対する耐性から選定される。

これらゴムロールの表面は算術表面粗さRaが0.1μm以下、最大高さRzが1μm以下であることが望ましい。これらの条件を満たすことによって低発塵かつ、平滑なドクタリング面を得ることが出来る。

次に、本発明の凸版印刷機に使用するドクターロール102の硬度としてはJIS-A硬度で30°〜70°の範囲でいずれも使用することが出来る。
ドクターロール102を回転する機構としては、回転速度ムラが印刷物に大きな影響を与える為、高精度に回転を制御可能なサーボモータを使用し、ダイレクトドライブで行うことが望ましく、アニロックスロールの回転と同期回転可能な形で制御することが出来るシステムを持つことが望ましい。

次にこの印刷機を用いた際の実際の動作について説明する。
基板定盤上106に、ガラス基板107を載置した後、印刷開始指示によって印刷動作が開始される。

この間、アニロックスロール101上にはインキが供給されドクタリングが継続的に実施され平滑にドクタリングされた表面が常に保持されている。ドクタリングする際の速度はドクタリングが安定する領域で任意に選択することが出来る。

次に基板定盤が版胴直下に移動した後、アニロックスロール101より版上へインキが転写され、その後版胴回転と同期した基板上に置かれたガラス基板107へ印刷が行われる。
アニロックスロール101から版上へインキを転写する際のアニロックスロール表面速度は、ドクタリング速度と等速でもよいが、ドクタリング速度が低速の場合は転写に時間がかかる為、転写速度を早くしても良い。ただし、転写速度を早くする場合には、安定したドクタリング表面が版に転写されるように転写開始位置を調整する必要がある。
以上の動作を実施することによって良質な印刷物を得ることが出来る。

本発明の実施例について述べる。なお、本発明は実施例に限定されるものではなく、本発明を達成できる範囲での改良・変形等は、本発明の趣旨を逸脱するものではない。

＜実施例１＞
本実施例では高分子型有機発光材料を、ガラス板上へ印刷する例を示す。凸版印刷機としては、図１に示す樹脂凸版印刷機を用いる。

本実施例で用いる、アニロックスロールとして、面長200mmのクロムメッキロールを用いた。ロールに形成されるパターンは1辺65μmの正方形のセルが、72.5μmピッチで形成されるスクエアパターンであり、これらのパターンはロール水平線より60°傾いて形成されている。前述のパターンはアニロックスロールの周面に180mmにわたり形成される。パターンが形成されていない面は、クロムメッキ膜がベタで形成される。
次に前述のアニロックスロールのベタ面に低臨界表面張力部を作成する。前述のベタ面にプライマー処理を施した後、PTFE薄膜をスプレー塗装によって形成し、最終的に20μmの膜厚のPTFE薄膜を形成した。この面の臨界表面張力をジスマン法によって計測したところ、18mN/mであった。

次に、本実施例で用いるドクターロールとして、SUS芯上に硬度JIS-A50°のウレタンゴムを巻き付け、円柱状に加工した。加工したウレタンゴムロール上にPFA熱収縮チューブを巻きつけた後、研磨を実施しRaが0.05μm、Rｚが1μmとした。

上記のアニロックスロールに対して、ドクターロールを50μm押込む形で設置した。
設置されたアニロックスロール及び、ドクターロールはそれぞれサーボモータで駆動される。

次に本実施例で用いる版材について説明する。

厚さ0.2ｍｍのSUS304製の板の表面に反射抑制層として黒色油性染料を厚さ1.5μmになるようにダイコート法により塗工した。この積層体の表面にポリアミドを主成分とするネガ型感光性樹脂を総厚が100μmとなるように塗工し、版のベースとした。

その後、この版材に対し、ストライプ上のパターンを有するネガパターン（有効領域開口106μm*100mm、非開口スペース392μm*100mm、総有効線数400本 サイス゛W200mm L100mm）が描画されたクロムマスクを用いて50μmのプロキシミティギャップを開けて、露光を行った。露光の後、温水を掛け流しながら現像を行い、凸部高さ90μm、凸部ライン幅106μm、スペース392μmの凸版を形成した。作成した凸版を印刷機の版胴に0.5mm厚の印刷用クッションテープを用いて版を貼り付けた。

次に本実施例で用いるインキについて説明する。

高分子有機発光材料であるポリフェニレンビニレン誘導体を濃度2％になるようにアニソールに溶解させた有機発光インキを用意した。用意したインキの、粘度を測定したところ60mPa・sであり、表面張力は34mN/mであった。その後、インキを印刷機のチャンハ゛ーへ投入した。

以上の装置、版、発光材料インキを用いて300mm角0.7mm厚みのソーダガラス上に印刷を行った。印刷はタクト60sで行い、ドクタリング速度は10mm/s、印刷速度は100mm/ｓとした。

＜比較例１＞
比較例１においては、実施例１における低臨界表面張力面を形成せず、ベタ面をそのまま残した。その他は、実施例１と同様に印刷を実施した。

＜比較例２＞

比較例２においては、実施例１におけるアニロックスロールにおいて、セル描画領域を200mmとし、セルが描画されている1cmの両側端部領域に対し、実施例１と同様のフッ素樹脂薄膜形成を行った。その他は、実施例１と同様に印刷を実施した。

実施例１及び比較例１、２において用いた印刷版、有機発光層が形成された基板について以下の評価をおこなった。
１.版のパターン部以外にインキの付着がないか（目視確認）
２.印刷物にムラがないか（目視確認）
３.180mm幅における端部（1cm範囲）と中心部の膜厚比（端部膜厚／中心膜厚）
以上の評価を行った結果を、以下に示す。

＜実施例１の結果＞
１.版パターン部以外へのインキ付着なし。
２.ムラは観察されず。
３.中心部と端部における膜厚比は平均1.04であり、バラツキの範囲内であり、差は見られなかった。

＜比較例１の結果＞
１.アニロックスロール端部と一致する部分においてパターン部以外へのインキ付着あり。
２.端部付近において幅が2cm程度の帯状のムラが見られた。
３.中心部と端部における膜厚比は平均1.3であり、明確に差が見られた。

＜比較例２の結果＞
１.アニロックスロール端部と一致する部分においてパターン部以外へのインキ付着あり。
２.端部付近において幅1cm程度の帯状のムラが見られた。
３.中心部と端部における膜厚比は平均1.12であり、やや差が見られた。

101… アニロックスロール
102… ドクターロール
103… 版下クッション
104… 凸版
105… 版胴
106… 基板定盤
107… 被印刷基板
108… インキチャンバ
201… アニロックスロール
202… ドクターブレード
203… 版下クッション
204… 凸版
205… 版胴
206… 基板定盤
207… 被印刷基板
208… インキチャンバ
209… インキ供給機構
301… 低臨界表面張力部
302… セル描画部

Claims (3)

1. 基材に、機能性薄膜を形成する為の凸版印刷機であり、少なくとも、印刷パターンが形成された凸版を外周部に具備するシリンダー状版胴、該凸版にインキを供給するアニロックスロール、アニロックスロール上の余剰インキを掻き落とすドクターロール、インキ供給装置及び、前記凸版のインキが転写される被印刷物を載置する位置決め定盤を具備する印刷装置において、
   前記アニロックスロール周面端部領域に臨界表面張力が20mN/m以下の領域が形成されていることを特徴とする凸版印刷機。
2. アニロックスロール周面端部領域が、平面であることを特徴とする請求項１に記載の凸版印刷機。
3. アニロックスロール周面端部領域にフッ素樹脂からなる薄膜を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の凸版印刷機。