JP2014188981A - オフセット印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷品質の低下を防止することができ、しかも生産性が低下することなく、製造コストも安価にできる、高精度の微細パターン印刷が可能なオフセット印刷装置を提供する。
【解決手段】凹版１０１の上をドクターブレード１０２で掻いて、凹版１０１のパターン１０４にインキ１０５を充填する第１の機構と、インキ１０５が充填された凹版１０１のパターン１０４にブランケット板３０８を押し当てながら左右移動する圧ロール３０６を用いてパターン１０４をブランケット板３０８に転写する第２の機構とを備える。凹版１０１をドクターブレード１０２で掻く方向と圧ロール３０６がブランケット板３０８上を転がる方向とが直交するように、第１の機構及び第２の機構が配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子回路配線パターン等及び半導体関連の各種デバイスの電極パターン等といった微細パターンを、高精度で印刷することが可能なオフセット印刷装置に関する。

電子回路配線パターン等及び半導体関連の各種デバイス等の電極パターンには、極めて高い精度で形成することが要求される。従来、このような高精度の微細パターンは、フォトリソグラフィー法により形成されていた。しかしながら、フォトリソグラフィー法は、工程が複雑であり、パターン形成のための露光装置が必要であること、及び材料ロスが多いことなどから、生産性が悪く、製造コストが高くなる問題があった。

また、別の形成方法としては、スクリーン印刷法が知られている。スクリーン印刷法によれば、フォトリソグラフィー法に比べて工程を簡略化することができるが、微細パターン（例えば３０μｍ以下のラインパターン）を安定して繰り返し形成することは困難である。

このような問題に鑑みて、近年、オフセット印刷法が電極等の微細パターンの形成に用いられるようになっている。オフセット印刷法による印刷装置は、印刷パターンが形成された版と、この版の画線部分にインキを供給するドクターブレードと、版に接触しながら回転してインキを受理するブランケットロールとを備えている。このブランケットロールに受理されたインキをガラス基板等の表面に印刷することによって、ガラス基板上に所定の微細パターンを形成することができる（例えば、下記の特許文献１及び２を参照）。

特開２００６−２８９７３１号公報 特開２０１０−０４２５５３号公報

しかしながら、近年は超微細なパターン形成の精度が要求されており、上述のオフセット印刷法を用いても微細パターンの絵柄、特に直線の組み合わせで構成される絵柄を形成する場合、印刷品質が低下するケースがある。このような印刷品質の低下は、無視できない重大な問題となっている。

この微細パターンの絵柄によって印刷品質の低下が生じる原因としては、次のことが考えられる。
平版、凸版、凹版に関わらずオフセット印刷全般にみられる印刷品質が低下する原因として、版からブランケットへ絵柄を転写する時に、版上の横方向に形成された直線部が、糸引き現象の影響でブランケットへ綺麗に転写されないことが挙げられる。この現象の要因の１つに、ブランケットロールが円筒であることが考えられる。版からインキを転写する際には、円筒のブランケットロールが版表面を一定の速さで転がるのであるが、版に接したブランケットロールの表面が版面から離れる際の乖離速度が加速度的に上がるため、インキの持つ凝集速度がその乖離速度に追随できなくなり、その結果、糸引き現象を発生させてしまう。その結果として、印刷品質が低下するというケースが多い。

この糸引き現象を回避する対策として、ブランケットロールの転がり速度を極力遅くして、インキの持つ凝集速度を乖離速度に追随させることが考えられるが、印刷速度を遅くすることによって時間当たりの印刷量が悪化するという課題が生じる。

また、この糸引き現象を回避する他の対策として、ブランケットロールの直径を巨大化し円弧を大きくすることによって、乖離速度を遅くする方法も考えられるが、機械的にもコスト的にも現実的ではない。

本発明は、上述した従来のオフセット印刷法の問題を解決すべくなされるものであって、印刷品質の低下を防止することができ、しかも生産性が低下することなく、製造コストも安価にできる、高精度の微細パターン印刷が可能なオフセット印刷装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様のオフセット印刷装置は、第１の定盤に載置された凹版の上をドクターブレードで掻いて、この凹版のパターンにインキを充填する第１の機構と、インキが充填された凹版のパターンを、第２の定盤に載置された被印刷基材へ印刷する第２の機構とを備え、第２の機構は、剛性のあるフレーム枠と、塑性を有するブランケット板と、フレーム枠に設けられ、ブランケット板の両端をそれぞれ咥えて均一なテンションを与えるための咥え冶具と、ブランケット板を押してブランケット板の一部と第１又は第２の定盤とを接触させながらブランケット板上を転がって咥え冶具の間を移動する圧ロールとを含み、ドクターブレードが凹版を掻く方向と圧ロールがブランケット板上を転がる方向とが直交するように、第１及び第２の機構が配置されたことを特徴とする。

ブランケット板は、塑性を有する金属又は樹脂からなり、フレーム枠に固定された基板と、基板に密着する、シリコーンを主成分とするブランケットシートとで、構成されてもよいし、塑性を有する金属又は樹脂からなる板と同等の特性を持った、シリコーンを主成分とするブランケットシートで構成されてもよい。

この一態様のオフセット印刷装置では、第２の機構が、第１の定盤と第２の定盤との間を移動するように構成してもよいし、第１及び第２の定盤が、第２の機構の位置に順次移動するように構成してもよい。また、ロール・ツー・ロール方式によって被印刷基材に印刷を行ってもよい。

上記本発明によれば、ブランケット胴に代えてブランケット板を用いているので、版からブランケットへ絵柄を転写する際の糸引き現象の発生を回避することが可能となる。
また、本発明によれば、ブランケット板と凹版との隙間やブランケット板の塑性率を自由に設定・選定できるので、版からブランケットへの絵柄の転写する際の乖離速度を最適に調整できる。
これにより、印刷品質の低下を防止することができ、しかも生産性（印刷速度や時間当たりの印刷量）が低下することなく、製造コストも安価にできる、高精度の微細パターン印刷が可能となる。

本発明の一実施形態に係るオフセット印刷装置が備える第１の機構が行うインキ充填動作を説明する図（インキ充填前） 本発明の一実施形態に係るオフセット印刷装置が備える第１の機構が行うインキ充填動作を説明する図（インキ充填後） 本発明の一実施形態に係るオフセット印刷装置が備える第２の機構が行うインキ転写動作を説明する図（インキ転写前） 本発明の一実施形態に係るオフセット印刷装置が備える第２の機構が行うインキ転写動作を説明する図（インキ転写後） 本発明の一実施形態に係るオフセット印刷装置が備える第２の機構が行うインキ再転写動作を説明する図（インキ再転写前） 本発明の一実施形態に係るオフセット印刷装置が備える第２の機構が行うインキ再転写動作を説明する図（インキ再転写後） 本発明の一実施形態に係るオフセット印刷装置が備える第２の機構の一部を拡大した図

本発明のオフセット印刷装置は、微細なパターンが形成された凹版の溝にインキを充填する機構（以下、第１の機構という）、及びインキが充填された凹版のパターンを被印刷基材へ印刷する機構（以下、第２の機構という）を備える。なお、本実施形態のオフセット印刷装置には、その他にも印刷に必要な周知の機構や構成を有しているが、本発明の主眼ではないためここでの説明は省略する。

以下、本発明のオフセット印刷装置の好適な一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図７は、本発明の一実施形態に係るオフセット印刷装置の構造及びオフセット印刷装置が実行する印刷の手順を説明する図である。

［インキ充填動作］
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るオフセット印刷装置が備える第１の機構が行う、インキ充填動作を説明する図である。図１の（ａ）及び（ｂ）は、インキ充填前のオフセット印刷装置の第１の機構に関する側面透視図及び上面透視図である。図２の（ａ）及び（ｂ）は、インキ充填後のオフセット印刷装置の第１の機構に関する側面透視図及び上面透視図である。

オフセット印刷用の凹版１０１は、ガラス又は金属などからなり、その表面には、例えば深さが１〜２０μｍ程度で開口幅が１〜１００μｍ程度の溝によって、直線や曲線などから構成される微細なパターン１０４が形成されている。この凹版１０１は、微細なパターン１０４が形成された面を上向きにして、定盤（以下、第１の定盤という）１０７に載置される。なお、図１の（ｂ）などに記載したパターン１０４は一例であって、パターンをこれに限定するものではない。

オフセット印刷装置が備える第１の機構は、金属又は樹脂からなる先端が平坦なヘラ状の刃（以下、一般的な呼称であるドクターブレードという）１０２を有している。なお、第１の機構は、ドクターブレード１０２以外にもドクターブレード１０２を保持する手段や駆動する手段を備えているが、従来のオフセット印刷装置も有する一般的な手段であるため、本実施形態での図示や説明を省略している。

第１の機構は、第１の定盤１０７に載置された凹版１０１に、ドクターブレード１０２の先端を一定の圧力で押し当てる。この押し当てられたドクターブレード１０２の進行方向となる凹版１０１の上には、銀ペーストなどのインキ１０３が配される（図１の（ａ）及び（ｂ））。

インキ１０３が配された後、第１の機構は、先端を一定の圧力で押し当てたまま、換言すると凹版１０１の表面を掻きながら、ドクターブレード１０２を進行方向へ移動させる（図２の（ａ）及び（ｂ））。なお、図２の（ａ）では、ドクターブレード１０２の進行方向を紙面に対して「左から右へ」と表現しており、図２の（ｂ）では、ドクターブレード１０２の進行方向を紙面に対して「上から下へ」と表現している。

この工程により、銀ペーストなどのインキ１０３が、凹版１０１の表面に形成されているパターン１０４の溝の中に充填される。先端が平坦なドクターブレード１０２を用いているため、凹版１０１のパターン１０４の溝には、版表面すり切り状態でインキ１０５が充填されている。

［インキ転写動作］
図３及び図４は、本発明の一実施形態に係るオフセット印刷装置が備える第２の機構が行う、インキ転写動作を説明する図である。図３の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、インキ転写前のオフセット印刷装置の第２の機構に関する側面透視図及び上面透視図である。図４の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、インキ転写後のオフセット印刷装置の第２の機構に関する側面透視図及び上面透視図である。図７は、オフセット印刷装置が備える第２の機構の一部を拡大した図である。

オフセット印刷装置が備える第２の機構３０１は、フレーム枠３０２と、咥え治具３０４と、圧ロール３０６と、ブランケット板３０８とを有している。フレーム枠３０２は、金属などからなり、所定の剛性を有している。ブランケット板３０８は、金属又は樹脂などからなる基板３０５と、シリコーン１１０１を主成分とするブランケットシート３０３とで構成される。基板３０５は、フレーム枠３０２に固定されており、ブランケットシート３０３は、基板３０５に密着している。なお、ブランケットシート３０３自体に、基板３０５と同等の特性があれば、基板３０５を省略することも可能である。咥え冶具３０４は、フレーム枠３０２の対向する２箇所に設けられ、ブランケット板３０８の両端（咥え代）をそれぞれクランプして引っ張り方向（矢印方向）に回転させることで、ブランケット板３０８に均一（かつ一定）のテンションを与える。圧ロール３０６は、ゴム又は金属などで加工された回転ローラーであり、咥え冶具３０４によって均一（かつ一定）のテンションが与えられたブランケット板３０８を、さらに物理的に押しながら転がり移動可能な手段である。この圧ロール３０６は、ブランケット板３０８を垂直方向に押し込んで圧をかけ（矢印方向）、ブランケット板３０８に数μｍから数１００μｍの塑性変形を生じさせ、ブランケット板３０８の塑性変形を維持した状態で、ブランケット板３０８上を図の左右方向に移動する。

本実施形態のオフセット印刷装置では、第１の機構及び第２の機構３０１は、第２の機構３０１における圧ロール３０６の移動方向（転がり方向）が、第１の機構におけるドクターブレード１０２の掻く方向（進行方向）と直交するように、それぞれ設置される。

上述したインキ充填動作が完了すると、第２の機構３０１の下には、第１の定盤１０７に載置されたパターン１０４の溝にインキ１０５が充填された凹版１０１が、所定の場所に配置される（図３の（ａ）及び（ｃ））。なお、第１の定盤１０７と第２の機構３０１とを所定の場所に配置（図３の（ａ））するために、第２の機構３０１側が第１の定盤１０７の位置まで移動してもよいし、第２の機構３０１の下へ第１の定盤１０７側が移動してもよい。

この際、第２の機構３０１のフレーム枠３０２は、第１の機構におけるドクターブレード１０２の移動開始位置及び移動終了位置の内側領域に設けられることが望ましい。この配置にすることで、上述した第２の機構３０１の圧ロール３０６の移動方向と、第１の機構におけるドクターブレード１０２の進行方向とが直交する配置と協働して、インキ充填動作において残ったインキ１０３がブランケット板３０８に付着して印刷物が汚れるという現象を回避することができる（図３の（ｃ））。これによって、スムーズな連続印刷が可能となる。

第１の定盤１０７と第２の機構３０１とが所定の場所に配置されると、第２の機構３０１が下降して（又は第１の定盤１０７が上昇して）、所定の隙間４０７を有する状態で、圧ロール３０６で押されているブランケット板３０８の部分だけを凹版１０１に接触させる（図３の（ｂ）及び（ｃ））。

この圧ロール３０６の部分だけを接触させた状態で、圧ロール３０６を転がして２つの咥え治具３０４の間を移動させ（矢印方向）、パターン１０４に充填されているインキ１０５をブランケット板３０８に付着させて、凹版１０１に形成されたパターン１０４をブランケット板３０８に転写する（図４の（ａ）及び（ｃ））。なお、図３の（ｂ）及び図４の（ｂ）では、圧ロール３０６の移動方向を紙面に対して「右から左へ」と表現しており、図３の（ｃ）及び図４（ｃ）でも、圧ロール３０６の移動方向を紙面に対して「右から左へ」と表現している。つまり、第２の機構３０１における圧ロール３０６の移動方向は、第１の機構におけるドクターブレード１０２の進行方向と直交している。

ここで、ブランケット板３０８と凹版１０１との隙間４０７は、本発明の主旨である版からブランケットへ絵柄を転写する時に、糸引き現象で横方向の線がきれいに転写されない現象を回避するための重要な要素である。この隙間４０７を極力小さくすることで、凹版１０１からブランケット板３０８へのインキ１０５の転写の際の急激な乖離を防ぎ、糸引き現象を回避することが可能となる。

また、移動する圧ロール３０６によって凹版１０１に押された状態から凹版１０１に押されなくなった状態へ遷移した時のブランケット板３０８が戻る速度が乖離速度となるため、ブランケット板３０８が持つ塑性率を選定することによって、印刷品質を調整して変えることができる。

従って、本発明における微細なパターンの印刷品質は、ブランケットシート３０３及びインキ１０３の特性以外に、隙間４０７、基板３０５（又は同等の性能を有したブランケットシート３０３）の塑性率、圧ロール３０６の移動速度、圧ロール３０６の押し込み量や圧力でも、調整することができる。

ブランケット板３０８へパターン１０４の転写が完了すると、ブランケット板３０８へ転写されたインキ１０５が凹版１０１に再付着しないように、第２の機構３０１を上昇させて（又は第１の定盤１０７を下降させて）、ブランケット板３０８を凹版１０１から引き離す（図４の（ｂ）及び（ｃ））。

［インキ再転写動作］
図５及び図６は、本発明の一実施形態に係るオフセット印刷装置が備える第２の機構が行う、インキ再転写動作を説明する図である。図５の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、インキ再転写前のオフセット印刷装置の第２の機構に関する側面透視図及び上面透視図である。図６の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、インキ再転写後のオフセット印刷装置の第２の機構に関する側面透視図及び上面透視図である。

上述したインキ転写動作が完了すると、第２の機構３０１の下には、定盤（以下、第２の定盤という）７０２に載置された被印刷基材７０１が、所定の場所に配置される（図５の（ａ）及び（ｃ））。なお、第２の定盤７０２と第２の機構３０１とを所定の場所に配置（図５の（ａ））するために、第２の機構３０１側が第２の定盤７０２の位置まで移動してもよいし、第２の機構３０１の下へ第２の定盤７０２側が移動してもよい。

第２の定盤７０２と第２の機構３０１とが所定の場所に配置されると、第２の機構３０１が下降して（又は第２の定盤７０２が上昇して）、所定の隙間８０１を有する状態で、圧ロール３０６で押されているブランケット板３０８の部分だけを被印刷基材７０１に接触させる（図５の（ｂ）及び（ｃ））。

この圧ロール３０６の部分だけを接触させた状態で、圧ロール３０６を転がして２つの咥え治具３０４の間を移動させ、ブランケット板３０８に転写されているインキ１０５を被印刷基材７０１に付着させて、凹版１０１に形成されたパターン１０４を被印刷基材７０１に再転写する（図６の（ａ）及び（ｃ））。なお、図５の（ｂ）及び図６の（ｂ）では、圧ロール３０６の移動方向を紙面に対して「左から右へ」と表現しており、図５の（ｃ）及び図６の（ｃ）でも、圧ロール３０６の移動方向を紙面に対して「左から右へ」と表現している。

被印刷基材７０１へパターン１０４の再転写が完了すると、被印刷基材７０１へ再転写されたインキ１０５がブランケット板３０８に再付着しないように、第２の機構３０１を上昇させて（又は第２の定盤７０２を下降させて）、ブランケット板３０８を被印刷基材７０１から引き離す（図６の（ｂ）及び（ｃ））。

以上のように、本発明の一実施形態に係るオフセット印刷装置によれば、従来のようなブランケット胴ではなくブランケット板３０８を用いているので、版からブランケットへ絵柄を転写する際の糸引き現象の発生を回避することが可能となる。よって、印刷品質の低下を防止することができる。
さらに、本発明の一実施形態に係るオフセット印刷装置によれば、ブランケット板３０８と凹版１０１との隙間４０７やブランケット板３０８の塑性率を自由に設定・選定できるので、版からブランケットへの絵柄の転写する際の乖離速度を最適に調整できる。よって、課題が生じない範囲で、印刷速度を高速化したり、時間当たりの印刷量を増やしたりすることも可能となる。

なお、被印刷基材７０１に、例えばロール状に巻いた長さ数百ｍ程度の基材を用いて、ロール・ツー・ロール方式によるインキ再転写印刷を行ってもよい。

本発明は、電子回路配線パターン等及び半導体関連の各種デバイスの電極パターン等といった微細パターンを、高精度で印刷することが可能なオフセット印刷装置に好適に利用できる。

１０１ 凹版
１０２ ドクターブレード
１０３、１０５ インキ
１０４ パターン
１０７、７０２ 定盤
３０１ 機構
３０２ フレーム枠
３０３ ブランケットシート
３０４ 咥え冶具
３０５ 基板
３０６ 圧ロール
３０８ ブランケット板
４０７、８０１ 隙間
７０１ 被印刷基材
１１０１ シリコーン

Claims (6)

1. オフセット印刷装置であって、
   第１の定盤に載置された凹版の上をドクターブレードで掻いて、当該凹版のパターンにインキを充填する第１の機構と、
   インキが充填された前記凹版のパターンを、第２の定盤に載置された被印刷基材へ印刷する第２の機構とを備え、
   前記第２の機構は、
   剛性のあるフレーム枠と、
   塑性を有するブランケット板と、
   前記フレーム枠に設けられ、前記ブランケット板の両端をそれぞれ咥えて均一なテンションを与えるための咥え冶具と、
   前記ブランケット板を押して前記ブランケット板の一部と前記第１又は第２の定盤とを接触させながら前記ブランケット板上を転がって前記咥え冶具の間を移動する圧ロールとを含み、
   前記ドクターブレードが前記凹版を掻く方向と前記圧ロールが前記ブランケット板上を転がる方向とが直交するように、前記第１及び第２の機構が配置されたことを特徴とする、オフセット印刷装置。
2. 前記ブランケット板は、
   塑性を有する金属又は樹脂からなり、前記フレーム枠に固定された基板と、
   前記基板に密着する、シリコーンを主成分とするブランケットシートとで、構成されることを特徴とする、請求項１に記載のオフセット印刷装置。
3. 前記ブランケット板は、塑性を有する金属又は樹脂からなる板と同等の特性を持った、シリコーンを主成分とするブランケットシートで構成されることを特徴とする、請求項１に記載のオフセット印刷装置。
4. 前記第２の機構が、前記第１の定盤と前記第２の定盤との間を移動することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のオフセット印刷装置。
5. 前記第１及び第２の定盤が、前記第２の機構の位置に順次移動することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のオフセット印刷装置。
6. ロール・ツー・ロール方式によって前記被印刷基材に印刷を行う、請求項１〜５のいずれかに記載のオフセット印刷装置。

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