JP2014218009A - グラビアオフセット印刷用凹版およびその作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】グラビアオフセット印刷、特に微細な配線パターンの安定的な印刷を可能とするグラビアオフセット印刷用凹版を供給する。【解決手段】配線パターンを形成するためのパターン部２０４を有するグラビアオフセット印刷用凹版２１０であって、グラビアオフセット印刷用凹版２１０が、ガラスからなる基板（凹版用ガラス２００）と、基板と基板の表面に設けた樹脂層２０２とからなるパターン部２０４と、パターン部２０４の表面を覆う金属層２０３とからなることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、グラビアオフセット印刷に用いられる凹版、およびこのグラビアオフセット印刷用凹版を作製する方法に関する。

近年、建材分野、パッケージ分野、出版分野、エレクトロニクス分野など生活系、電気系、情報系さまざまな分野における工業製品の製造方法として、グラビアオフセット印刷を用いるケースが増加している。グラビアオフセット印刷とは、印刷対象物の表面に各種インキ、樹脂、導電ペーストなどの各種の粘度の高い塗布材料を用いて、広範囲に高解像力、高寸法精度のある優れた画像を安定的に印刷するための技術である。

グラビアオフセット印刷用凹版を用いた一般的なグラビアオフセット印刷の工程を図１に示す。

グラビアオフセット印刷は、ガラス、樹脂、金属などで作製されたグラビアオフセット印刷用凹版１１０のパターン部１０４内に、ドクター、スキージまたはスクレーパー１０３によってインキ１０２を充填する工程（図１の工程１）と、そのパターン部１０４内にインキ１０２が充填されたグラビアオフセット印刷用凹版１１０上に、表面をシリコーンなどの樹脂で形成された転写層１１２を備える転写体１１１を接触させながら回転させ、転写層１１２上にインキ皮膜１１３を転移させる工程（図１の工程２）と、転写体１１１を被印刷体１２１に圧着し、転写層１１２上に残るインキ皮膜１１３の印刷パターン１２２を被印刷体１２１に転写する工程（図１の工程３）を具備する転写印刷法である。このグラビアオフセット印刷は、被印刷体の表面に各種インキ、樹脂、導電ペーストなどの粘度の高い塗布材料を高解像、高寸法精度で、広範囲に印刷することが可能である。

グラビアオフセット印刷により、ＩＣカードアンテナ（コイル状のパターン）や太陽電池バックシートの導配線、電磁波シールド、タッチパネル用の信号取出し配線等を、導電性インキ、導電性ペースト等を用いて、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、アクリル、ガラス等からなる基材上に広範囲の面積に高精細に印刷する場合、下記のような機能が要求される。
［１］広範囲に均一かつ安定した高精細な細線の印刷を可能にすること。
［２］被印刷体に印刷された細線が、断線、ショートしないこと。
［３］安定した膜厚の細線を印刷できること。

上記の機能を有するグラビアオフセット印刷を用いて細線のパターンを量産するために、グラビアオフセット印刷用凹版を適切に選択する必要がある。前記したとおり、グラビアオフセット印刷用凹版の材料はガラス、樹脂、金属が主であり、それぞれの材料の特性を考慮し、求められる特性に合致するグラビアオフセット印刷用凹版を使用する必要がある。

特開２００３−２６６９６３号公報

しかしながら、例えば、上記特許文献１に記載の金属によるグラビアオフセット印刷用凹版では金属のたわみによる凹版内の高さばらつきが生じるという問題がある。一方、ガラスによるグラビアオフセット印刷用凹版では、混入した異物やインキバインダの凝集物による欠けが生じやすく、配線のショートがおきやすいという問題がある。

そこで、本発明は、グラビアオフセット印刷、特に微細な配線パターンの安定的な印刷を可能とするグラビアオフセット印刷用凹版の供給を目的とする。

上記の課題を解決するための手段として、本発明の一態様は、配線パターンを形成するためのパターン部を有するグラビアオフセット印刷用凹版であって、グラビアオフセット印刷用凹版が、ガラスからなる基板と、基板と基板の表面に設けた樹脂層とからなるパターン部と、パターン部の表面を覆う金属層とからなることを特徴とするグラビアオフセット印刷用凹版である。

グラビアオフセット印刷用凹版において、樹脂層は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、およびウレタン樹脂の少なくともいずれかを含むことを特徴とする。

また、グラビアオフセット印刷用凹版において、金属層は、クロム、ニッケル、銅、鉄、およびそれらの合金の少なくともいずれかを含むことを特徴とする。

また、本発明の別の態様は、配線パターンを形成するためのパターン部を有するグラビアオフセット印刷用凹版を作製する方法であって、基板であるガラス上に樹脂層を形成する工程と、樹脂層および樹脂に覆われていないガラスの表面に、金属層を形成する工程とを備えた、グラビアオフセット印刷用凹版の作製方法である。

グラビアオフセット印刷用凹版の作製方法において、樹脂層は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂の少なくともいずれかを含むことを特徴とする。

また、グラビアオフセット印刷用凹版の作製方法において、金属層は、クロム、ニッケル、銅、鉄、およびそれらの合金の少なくともいずれかを含むことを特徴とする。

本発明のグラビアオフセット印刷用凹版は、金属凹版の特徴である欠けにくさを持ち、また、ガラス凹版の特徴である平坦性も有する。この凹版を用いることでグラビアオフセット印刷による配線パターン形成、特に微細な配線パターンの形成を安定して行うことが可能となる。

グラビアオフセット用凹版を用いた一般的なグラビアオフセット印刷の工程を説明する図。 本発明の一実施形態の係るグラビアオフセット印刷用凹版の作製手順を説明する図。 本発明のグラビアオフセット印刷用凹版の具体的な作製手順を説明する図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の実施形態は、以下に記載する実施形態に限定されうるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の実施形態の範囲に含まれ得る。

［グラビアオフセット印刷用凹版の作製方法］
図２は、本発明の一実施形態に係るグラビアオフセット印刷用凹版２１０の作製手順を説明する図である。

まず、図２の（ａ）に示すように、基板である凹版用ガラス２００上のパターンを形成する面２０１に、樹脂層２０２を形成する。なお、この樹脂層２は、所望する配線パターンの反転パターンであるパターン部を構成する。樹脂層の形成方法としては、スクリーン印刷にて熱硬化性樹脂をパターニングして塗布する、ドライフィルムレジストをガラス全面に張り合わせフォトリソにてパターニングする、スピンコーターにてガラス上に一様に塗布した熱硬化性樹脂をレーザーで削りパターニングするなどの方法が挙げられる。

樹脂層２０２を構成する樹脂は、成形性や硬化性という点を考慮して、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、およびウレタン樹脂の少なくともいずれかを含むことが望ましい。

次に、図２の（ｂ）に示すように、凹版用ガラス２００上にパターンを形成する面２０１のうち樹脂層２０２が形成されていない面および樹脂層２０２の表面の全面に、同一の金属にてコーティングを施し、金属層２０３を形成する。すなわち、凹版用ガラス２００からなる基板と基板の表面に設けた樹脂層２０２とからなるパターン部２０４の表面を覆うように金属層２０３を形成する。金属層２０３を形成するための金属コーティング方法としては、無電解めっきもしくは蒸着にて凹版全面に薄い別の金属層を形成し、それをシード層として電解めっきにて形成する方法や、凹版全面に蒸着にて直接金属層を形成する方法などが挙げられる。

この際に形成される金属層２０３は、耐刷性、コストを考慮して、クロム、ニッケル、銅、鉄、およびそれらの合金の少なくともいずれかを含むことが望ましい。また、金属層２０３は単一の層であってもよく、複数の層を積層したものであってもよい。複数の層で構成される金属層２０３としては、例えば、電解めっきにより形成される層と、この層を形成する際に別途形成されるシード層の２つの層からなる金属層などが挙げられる。金属層２０３が複数の層で構成される場合、各層は、同一の金属で形成されることが望ましい。すなわち、金属層２０３は、凹凸のあるパターン部２０４を覆うように形成されるため、同一の金属でパターン部２０４の表面全体をコーティングすることが、加工性という点で望ましい。ただし、各層すべてが同じ金属で形成される必要はなく、例えば、金属層２０３を構成する複数の層のうち、最表面の層に含まれる金属と、樹脂層２０２と接触している層に含まれる金属とが、異なる金属であってもよい。

なお、電解めっきは、電流密度により進行が異なるため、微細パターンの箇所と微細パターンでない箇所とで、金属層２０３表面の形状や厚みが異なる可能性がある。従って、作製工程の最後に、金属層２０３の表面を研磨することが望ましい。租面研磨加工、鏡面研磨加工、超精密研磨加工（ラッピングやポリシング）によって、金属層２０３の表面を平滑にすることができる。

［グラビアオフセット印刷用凹版］
以上の工程によって作製されたグラビアオフセット印刷用凹版２１０は、凹版用ガラス２００からなる基板と、凹版用ガラス２００と凹版用ガラス２００の面２０１に設けた樹脂層２０２とからなるパターン部２０４と、パターン部２０４の表面を覆う金属層２０３とで構成されている。このグラビアオフセット印刷用凹版２１０は、金属凹版の特徴である欠けにくさを持ち、また、ガラス凹版の特徴である平坦性も有する。このグラビアオフセット印刷用凹版２１０を用いることで、グラビアオフセット印刷による配線パターンの形成、特に、微細な配線パターンの形成を安定して行うことができる。

グラビアオフセット印刷用凹版の下地ガラスとして、０．７ｍｍ厚の青板ガラスを１００ｍｍ×１００ｍｍサイズに切り出した青板ガラス（凹版用ガラス３００）を用意した。この凹版用ガラス３００の片側の面３０１にスピンコートにてシランカップリング剤を塗布した（図３の（ａ））。

次に、凹版用ガラス３００の面３０１に厚さ１５μｍの感光性ドライフィルムレジストＡＱ１５５８（旭化成イーマテリアルズ株式会社製）を貼り合わせ、所望する配線パターンの反転パターンをデザインしたフォトマスクを載置して、１２０ｍＪ／ｃｍ^２で露光し、３０℃の１．０％炭酸ナトリウム溶液で３０秒現像処理し、樹脂層３０２を形成した（図３の（ｂ））。

次に、凹版用ガラス３００の面３０１のうち樹脂層３０２が形成されていない面および樹脂層３０２の表面に、電解めっきのシード層３０３としてニッケル層を、スパッタリングにて０．５μｍの厚さで形成した（図３の（ｃ））。

次に、電解めっきのシード層３０３の表面全面に、以下の条件で厚さ３μｍの電解銅めっきを施し、銅層３０４を形成した（図３の（ｄ））。
〔電解銅めっき条件〕
〔電解めっき水溶液〕
硫酸 １８０ｇ／Ｌ
硫酸銅 ８０ｇ／Ｌ
添加剤（カパラシドＧＬ、アトテックジャパン製） １ｍＬ／Ｌ
〔電解めっき条件〕
電流密度 ２Ａ／ｄｍ^２
時間 １２分
温度 室温

次に、銅層３０４の表面全面に、以下の条件で厚さ０．８μｍの電解クロムめっきを施し、クロム層３０５を形成した（図３の（ｄ））。
〔電解クロムめっき条件〕
〔電解めっき水溶液〕
硫酸 ２．５ｇ／Ｌ
クロム酸 ２５０ｇ／Ｌ
〔電解めっき条件〕
電流密度 ５５Ａ／ｄｍ^２
時間 １分
温度 ５５℃

最後に、凹版表面（クロム層３０５の表面）を鏡面研磨加工し、グラビアオフセット印刷用凹版３１０を完成させた（図３の（ｄ））。これにより、ガラスからなる基板（凹版用ガラス３００）と、基板と基板の表面に設けた樹脂層３０２とからなるパターン部３０６と、パターン部３０６の表面を覆う金属層（ニッケル層３０３、銅層３０４、クロム層３０５の三層構成）とからなるグラビアオフセット印刷用凹版３１０が作製できる。

これらの工程（図３の（ａ）〜（ｅ））にて作製したグラビアオフセット印刷用凹版３１０を用いることで、凹版パターンのカケ無く、またパターン表面も平滑であり、精度の高い安定した印刷を行うことができた。

１０２ インキ
１０３ ドクター、スキージ、またはスクレーパー
１０４、２０４、３０６ パターン部
１１０、２１０、３１０ グラビアオフセット印刷用凹版
１１１ 転写体
１１２ 転写層
１１３ インキ皮膜
１２１ 被印刷体
１２２ 印刷パターン
２００、３００ 凹版用ガラス
２０１、３０１ ガラス上にパターンを形成する面
２０２、３０２ 樹脂層
２０３ 金属層
３０３ シード層（ニッケル層）
３０４ 銅層、
３０５ クロム層

Claims (6)

1. 配線パターンを形成するためのパターン部を有するグラビアオフセット印刷用凹版であって、
   グラビアオフセット印刷用凹版が、ガラスからなる基板と、前記基板と前記基板の表面に設けた樹脂層とからなるパターン部と、前記パターン部の表面を覆う金属層とからなることを特徴とするグラビアオフセット印刷用凹版。
2. 前記樹脂層は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、およびウレタン樹脂の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載のグラビアオフセット印刷用凹版。
3. 前記金属層は、クロム、ニッケル、銅、鉄、およびそれらの合金の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のグラビアオフセット印刷用凹版。
4. 配線パターンを形成するためのパターン部を有するグラビアオフセット印刷用凹版を作製する方法であって、
   基板であるガラス上に樹脂層を形成する工程と、
   前記樹脂層および前記樹脂に覆われていない前記ガラスの表面に、金属層を形成する工程とを備えた、グラビアオフセット印刷用凹版の作製方法。
5. 前記樹脂層は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項４に記載のグラビアオフセット印刷用凹版の作製方法。
6. 前記金属層は、クロム、ニッケル、銅、鉄、およびそれらの合金の少なくともいずれかを含むことを特徴とする、請求項４または５に記載のグラビアオフセット印刷用凹版の作製方法。

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