JP2015066798A - 印刷装置および印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷対象物に対するインクの転写精度を向上させることができる印刷装置および印刷方法を提供する。【解決手段】 版胴３３の外周面に装着されるとともに、その表面に版胴の軸心方向に沿って設けられた複数の凸部６を有する弾性体であり、膨張している凸版５０ｂに、張力付与機構７０により前記円周方向に沿った張力を付与し、凸版５０ｂを円周方向に伸ばして、幅方向に縮めることによって、複数の凸部６のピッチＰ２が基本ピッチＰ１になるように調整する。【選択図】 図３

Description

本発明は、凸版を用いる印刷技術に関する。

例えば、特開２０１２−６１７３３号公報（特許文献１）には、凸版印刷方式に用いる版が開示されている。この凸版は印刷装置が備える円筒状の版胴に装着されて使用される。

版胴に装着される凸版は、その表面に版胴の軸心方向に沿って設けられた複数の凸部を有する。この印刷装置は、凸版の複数の凸部に付着したインクを、印刷対象物上に転写して、印刷処理を実行する。

特開２０１２−６１７３３号公報（例えば、段落０００４）

上記印刷装置に装着される凸版は、印刷対象物の損傷を防止するために、例えば、ポリエステル系樹脂製である。材質がポリエステル系樹脂である凸版は、周囲温度の変化、インクの溶媒による膨潤、経時変化などに起因して、版胴の軸心方向に膨張する。膨張した凸版が有する複数の凸部のピッチは広がる。この結果、例えば、図７（ａ）に示すように、凸版５０の凸部６のＸ方向における中心ＳＣが、印刷対象物である基板９０上の理想位置Ｒ０からＸ方向にずれた位置に配置されることとなる。

図７（ａ）に示す凸部６にはインク３が付着している。版胴の回転に伴って、凸部６が基板９０に向かって下降し、凸部６の先端が基板９０の表面に当接した後、上昇すると、基板９０の表面にインク３が転写される。図７（ｂ）に示すように、基板９０の表面に転写されたインク３は、一点鎖線で仮想的に示す本来の転写位置にあるインク３ａに対して図示左方向にずれている。このように凸版の膨張等に起因して、理想位置にインクを転写することができず、この結果、印刷対象物に対するインクの転写精度が低下する、という問題が発生する。

本発明の目的は、上述のような点に鑑み、印刷対象物に対するインクの転写精度を向上させることができる印刷装置および印刷方法を提供することにある。

請求項１に係る第１発明（印刷装置）は、印刷対象物を保持する保持部と、その軸心周りに回転駆動される円筒状の版胴と、版胴の外周面に装着されるとともに、その表面に版胴の軸心方向に沿って設けられた複数の凸部を有する弾性体である凸版と、版胴に装着された凸版にインクを供給する供給機構と、版胴に対して保持部を前記軸心方向と直交する方向に相対移動させる移動機構と、移動機構により印刷対象物を保持した保持部を相対移動させつつ、回転駆動される版胴に装着された凸版の複数の凸部に付着したインクを、印刷対象物に転写させる制御部と、版胴に装着された凸版に、版胴の円周方向に沿った張力を付与して、複数の凸部のピッチを調整する張力付与機構と、を備える。

請求項２に係る第２発明（印刷方法）は、版胴の外周面に装着されるとともに、その表面に版胴の軸心方向に沿って設けられた複数の凸部を有する弾性体である凸版に、版胴の円周方向に沿った張力を付与して、複数の凸部のピッチを調整する調整工程と、印刷対象物に、凸版の複数の凸部に付着したインクを転写する転写工程と、を含む。

請求項１または請求項２に係る発明によれば、印刷対象物に対するインクの転写精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る印刷装置の側面図である。 凸版を説明するための図である。 張力付与機構を説明するための図である。 電気的な構成を示すブロック図である。 実施形態の動作の流れを示すフロー図である。 実施形態における転写動作の状態を示す図である。 背景技術における転写動作の状態を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。図１は本発明に係る印刷装置の一実施形態を模式的に示す側面図である。

印刷装置１は、印刷対象物である矩形板状の基板９０に、凸版５０を用いてインクを転写して印刷処理を実行する装置である。印刷対象物は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用カラーフィルター、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイなどフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の基板や電子デバイス用の基板である。また、印刷対象物は、段ボール、紙器、包装用プラスチックフィルムなどであっても良い。インクはＦＰＤや電子デバイスが有する素子を形成するための素子形成材料用のインクや、段ボール等に絵柄を印刷するための一般的なインクである。

印刷装置１は、主に、基板９０を保持する保持部であるステージ１０と、ステージ１０を移動させる移動機構２０と、ステージ１０に保持された基板９０に凸版５０に付着したインクを転写するための転写機構３０と、転写機構３０にインクを供給するための供給機構４０と、これらを載置する基台６０と、版胴３３に装着された凸版５０に版胴３３の円周方向に沿った張力を付与する張力付与機構７０とを備える。

ステージ１０は、平板状の外形を有しており、その上面に基板９０を水平に支持しつつ図示を省略するチャック機構により固定的に保持する。また、ステージ１０は、基台６０上に設けられた移動機構２０の一対のガイド２３に対して主走査方向（Ｙ方向）に沿って滑動自在に支持部１１を介して配置されている。

移動機構２０は、ステージ１０を主走査方向（Ｙ方向）に往復移動させるための機構であって、一対のガイド２３、移動駆動部（モータ）２４により構成される。一対のガイド２３は、後述する版胴３３の軸心に対して直交する水平方向（Ｙ方向）に延設されるように、基台６０の上面にＸ方向に配列されて固定される。

移動駆動部２４は、Ｘ方向に配列される一対のガイド２３の延設方向を駆動方向とし、例えばボールネジ機構で構成される。このボールネジ機構は、一対のガイド２３間においてＹ方向に沿って延設されるよう配置されるネジ部２５とナット部２６を備える。ネジ部２５の一方端は移動駆動部２４であるモータの回転軸にカップリング等を介して連動連結されている。ネジ部２５の他方端は基台６０上に設けられたネジ受け部２７により回転自在に支持される。ネジ部２５と螺合するナット部２６はステージ１０の下面に固定されている。なお、移動駆動部２４はリニアモータ等で構成されても良い。

移動駆動部２４であるモータによりネジ部２５が回転駆動されると、ネジ部２５と螺合するナット部２６はＹ方向に移動する。このときステージ１０はナット部２６と一体的に一対のガイド２３上で移動する。

転写機構３０は、ステージ１０に保持された基板９０にインクを転写するための機構である。転写機構３０は、凸版５０がその外周面に装着された円筒状の版胴３３を備える。版胴３３は、基台６０にステージ１０を跨ぐように設けられたフレーム６１によりその両端をその軸心周りに回転自在に軸支される。

また、版胴３３は、図示を省略する回転駆動機構からの駆動力を受けて所定の回転速度で回転する。版胴３３の下方空間にはステージ１０が移動可能な空間が配設される。上述したように、ステージ１０の上面には基板９０が保持され水平方向に移動可能に構成されており、移動駆動部２４からの駆動力を受けて所定の速度で、版胴３３の軸心に対して直交する主走査方向（Ｙ方向）に移動し、版胴３３の下方空間を通過する。

このとき、ステージ１０に保持された基板９０と版胴３３の外周面に装着された凸版５０の凸部６による基板９０に対する押込量が所定の範囲内になるように、ステージ１０の高さ位置が設定されている。

供給機構４０はインクを転写機構３０に供給するための機構である。供給機構４０は、供給ローラ４３と、供給部４５とから構成される。供給ローラ４３は、その軸心が版胴３３の軸心と平行に配置されるようにフレーム６１に回転自在に支持される。例えば、供給ローラ４３は、その外周面が平滑な平ローラで構成される。そして、供給ローラ４３はその外周面を版胴３３に装着された凸版５０に当接させながら互いに反対方向に回転することによって、凸版５０の表面にインクを供給する。

供給部４５は、図示を省略する供給源と接続されており供給源に貯留されるインクを供給ローラ４３に供給する。供給部４５は供給ローラ４３の外周面上にＸ方向に亘ってインクを供給するノズルを備える。そして、供給源から供給されるインクを、供給ローラ４３の外周面上に所定の流量で吐出して、当該外周面上にインクの膜を形成する。供給部４５のノズルはフレーム６１の梁部６２に吊り下げられて固定されている。

凸版５０は、凸版５０が有する線状の凸部６（図２）の長手方向が版胴３３の外周面の円周方向に沿うように版胴３３に装着されている。凸部６は版胴３３の軸心方向に沿って、複数、互いに平行に設けられている。なお、凸版５０の凸部６は線状に限定されず、その凸部が断続的に突出する破線状やその他のパターン形状であっても良い。

凸版５０の円周方向における一方端は、固定部材８０により版胴３３の外周面に固定され、他方端は張力付与機構７０により版胴３３の外周面に固定されている。張力付与機構７０の詳細については後述する。

次に、凸版５０について図２を参照して説明する。凸版５０は板状の凸版であり、例えばポリエステル系樹脂などの樹脂製であり、また可撓性を有する弾性体である。図２（ａ）は凸版５０の平面図である。凸版５０は、周辺部を除く中央部に転写領域５１、転写領域５１の図示左右両側に補助領域５３を有する。

凸版５０の転写領域５１内には、第１方向（図示上下方向）に亘って延びるとともに第１方向と直交する第２方向（図示左右方向）に沿って互いに平行に配列された多数の凸部６が同一間隔（同一ピッチ）で配列されたストライプ状の凸部パターンが形成されている。

図２（ｂ）は図２（ａ）に示す転写領域５１内の領域５０ａを拡大した平面図であり、図２（ｃ）は図２（ｂ）の断面を模式的に示す断面図である。ここで、隣接する凸部６間のピッチ寸法を基本ピッチＰ１とする。

次に張力付与機構７０について図３を参照して説明する。図３（ａ）に示すように、張力付与機構７０は、ネジ受け部材７１、ネジ部７２、ナット部７３、つまみ部７４およびクランプ部７５を備える。ネジ受け部材７１は側面視でコの字状であり、版胴３３の側面に固定されている。ネジ部７２は、その一方端がネジ受け部材７１の一方の受け部に回転可能に軸止され、その他方端はネジ受け部材７１の他方の受け部を貫通した状態で回転可能に支持されている。

ナット部７３は、その中央をネジ部７２が貫通している。例えば、ネジ部７２とナット部７３は多数のボールを介して互いに螺合連結されたボールネジ構造である。つまみ部７４はネジ部７２の他方端に固定されている。クランプ部７５は、ナット部７３に固定され、凸版５０の端部を幅方向（Ｘ方向）に亘って把持する。

つまみ部７４を所定方向に回転させると、ネジ部７２が回転する。ネジ部７２の回転に伴ってナット部７３およびクランプ部７５が一体的につまみ部７４側に移動する。クランプ部７５が移動すると、凸版５０には版胴３３の円周方向に沿った張力が付与される。

図３（ｂ）は、周囲温度の変化、インクの溶媒による膨潤、経時変化などに起因して、幅方向に膨張した凸版５０ｂを示す。凸版５０ｂにおいて凸部６間のピッチＰ２は、膨張していない凸版５０における凸部６間のピッチである基本ピッチＰ１よりも大きく、その寸法差は、例えば、５ｎｍから２０ｎｍの範囲内である。

版胴３３に装着され、膨張した凸版５０ｂに対して、上述のように張力付与機構７０により、版胴３３の円周方向に沿った張力を付与すると、弾性体である凸版５０ｂは円周方向に伸びる。この結果、凸版５０ｂは、弾性変形により、版胴３３の軸心方向（Ｘ方向）における幅寸法が小さくなり、ピッチＰ２は小さくなる。

例えば、操作者が張力付与機構７０のつまみ部７５をピッチＰ２が基本ピッチＰ１になるまで回転させて、凸版５０の凸部６間のピッチを基本ピッチＰ１に調整する。図３（ｃ）は、張力付与機構７０により版胴３３の円周方向に伸ばされて、幅方向に縮んだ結果、凸部６間のピッチが基本ピッチＰ１となっている凸版５０を示す。

次に実施形態の電気的な構成を、図４を参照して説明する。図４は電気的な構成を示すブロック図である。制御部９９はＣＰＵ、Ｒ０ＭおよびＲＡＭなどを有するコンピュータを有する。制御部９９は、上述の移動駆動部２４、転写機構３０および供給機構４０などの動作などを統括的に制御する。制御部９９には上述した移動駆動部２４、転写機構３０および供給機構４０などが電気的に接続されている。

上述の印刷装置１は次のように転写動作を制御部９９の制御下で実行する。すなわち、まず、供給機構４０の供給部４５から供給ローラ４３の外周面にインクが供給される。インクが供給された供給ローラ４３の外周面は、版胴３３に装着された凸版５０の転写領域５１に当接して、供給ローラ４３の外周面から凸版５０の転写領域５１にインクが供給される。

一方、移動機構２０によって（−Ｙ）方向に移動させられるステージ１０に保持された基板１０の前方端（−Ｙ方向端）が版胴３３の下方に到達すると、凸版５０の凸部６を基板９０の表面に当接させる。

移動機構２０によってステージ１０を移動させつつ、版胴３３が図示時計回りに回転駆動されるに連れて、凸部６の前方端（−Ｙ方向端）が上昇するとともに、基板９０の表面に対する凸部６の当接位置が（＋Ｙ）方向に移行していく。この結果、基板９０の表面に対して、凸部６がＹ方向に亘って当接することとなる。

次に図５に示すフロー図に基づいて実施形態の処理の流れを説明する。まず、操作者はステップＳ１０にて、版胴３３に装着されている凸版５０（５０ｂ）の複数の凸部６のピッチ寸法を測定する。測定したピッチ寸法が基本ピッチＰ１より大きい場合は、操作者はピッチ調整が必要である（ＹＥＳ）と判断し、ステップＳ２０のピッチ調整工程に移る。測定したピッチ寸法が基本ピッチＰ１と同じ場合は、操作者はピッチ調整の必要はない（ＮＯ）と判断し、ステップＳ３０の基板搬入工程に移る。

ステップＳ２０のピッチ調整工程では、操作者が張力付与機構７０のつまみ部７５を回して、版胴３３に装着され、凸部６間のピッチが基本ピッチＰ１より大きくなっている膨張した凸版５０ｂに対して版胴３３の円周方向に張力を付与して、凸版５０ｂを円周方向に伸ばす。伸ばされた凸版はその幅が縮むように弾性変形する。この結果、複数の凸部６のピッチはそれぞれ狭くなる。操作者は、ピッチを測定しつつ、ピッチが基本ピッチＰ１になるまで、つまみ部７４を回転させ、凸版５０の複数の凸部６のピッチを基本ピッチＰ１に調整する。

ステップＳ３０の基板搬入工程では、図１に示す転写機構３０よりも（＋Ｙ）方向側に位置するステージ１０上に、搬送機構（図示せず）や操作者により基板９０が搬入される。

基板搬入工程（ステップＳ３０）後に、図１に示す転写機構３０よりも（＋Ｙ）方向側に位置し、基板９０を支持するステージ１０を、移動機構２０により（−Ｙ）方向に移動させる（ステップＳ４０、ステージ移動工程）。移動機構２０によって（−Ｙ）方向に移動させられるステージ１０に保持された基板１０の前方端（−Ｙ方向端）が版胴３３の下方に到達すると、インク３が付着した凸版５０に設けられた複数の凸部６の前方端（−Ｙ方向端）が基板９０の表面に当接する。

そして、移動機構２０によるステージ１０の（−Ｙ）方向への移動を継続しつつ、版胴３３を回転駆動することにより、複数の凸部６を基板９０の表面に対して、Ｙ方向に亘って順次、当接させた後、離間させて、複数の凸部６に付着したインク３を、基板９０の表面に転写する（ステップＳ５０、転写工程）。

図６は、上述の転写工程（ステップＳ５０）の実行状態を模式的に示す図である。図６（ａ）は、基板９０の表面に向かって、インク３が付着している凸版５０の凸部６が版胴３３の回転に伴って下降している状態を示している。このとき、上述の張力付与工程（ステップＳ２０）により、複数の凸部６のピッチがそれぞれ基本ピッチＰ１に調整されているため、凸部６のＸ方向における中心ＳＣが、基板９０のＸ方向におけるインク３を転写すべき理想位置Ｒ０と一致している。

版胴３３の回転に伴って、凸部６が基板９０に向かって下降し、凸部６の先端が基板９０の表面に当接した後、上昇すると、基板９０の表面にインク３が転写される。図６（ｂ）に示すように、基板９０の表面に転写されたインク３は、本来の転写位置である理想位置に転写される。

この実施形態では上述のように凸部６の中心ＳＣを理想位置Ｒ０と一致させているので、図７（ｂ）に示すように基板９０の表面に転写されたインク３が理想位置Ｒ０に対してずれることが抑制され、印刷対象物である基板９０に対してインク３が精度良く転写され、転写精度が向上している。

図５に戻り、上述の転写工程（ステップＳ５０）後に、継続して移動しているテーブル１０が基台６０上の（−Ｙ）側の端部に到達すると、テーブル１０の移動が停止される（ステップＳ６０、ステージ停止工程）。そして、搬送機構（図示せず）や操作者により、ステージ１０上から基板９０が取り上げられて搬出される（ステップＳ７０、基板搬出工程）。

上述の実施形態では、移動機構２０により版胴３３に対してステージ１０をＹ方向に移動させているが、固定配置されたステージ１０に対して版胴３３をＹ方向に移動させてもよい。

また、上述の張力付与機構７０では、操作者がつまみ部７４を手動で回転させてネジ部７２を回転させるが、モータなどのアクチュエータによりネジ部７２を回転駆動してもよい。

１ 印刷装置
３ インク
６ 凸部
１０ ステージ
２０ 移動機構
３０ 転写機構
３３ 版胴
５０ 凸版
７０ 張力付与機構
９０ 基板（印刷対象物）
９９ 制御部

Claims (2)

1. 印刷対象物を保持する保持部と、
   その軸心周りに回転駆動される円筒状の版胴と、
   版胴の外周面に装着されるとともに、その表面に版胴の軸心方向に沿って設けられた複数の凸部を有する弾性体である凸版と、
   版胴に装着された凸版にインクを供給する供給機構と、
   版胴に対して保持部を前記軸心方向と直交する方向に相対移動させる移動機構と、
   移動機構により印刷対象物を保持した保持部を相対移動させつつ、回転駆動される版胴に装着された凸版の複数の凸部に付着したインクを、印刷対象物に転写させる制御部と、
   版胴に装着された凸版に、版胴の円周方向に沿った張力を付与して、複数の凸部のピッチを調整する張力付与機構と、
   を備えることを特徴とする印刷装置。
2. 版胴の外周面に装着されるとともに、その表面に版胴の軸心方向に沿って設けられた複数の凸部を有する弾性体である凸版に、版胴の円周方向に沿った張力を付与して、複数の凸部のピッチを調整する調整工程と、
   印刷対象物に、凸版の複数の凸部に付着したインクを転写する転写工程と、
   を含む印刷方法。

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