JP2016112800A - 凸版反転オフセット印刷機およびそれを用いた印刷物製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細かつ異物由来のパターン欠陥の起こらない凸版反転オフセット印刷機およびそれを用いた印刷物の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】ブランケット２上にインク３を塗布して成膜する手段と、ブランケット２上の非パターン形成用インク３ｂを除去するための凸版４と、凸版４を固定する定盤６と、基板上に残ったパターン形成用インク３ａを被印刷基板５に転写する手段とを具備した凸版反転オフセット印刷機１０であって、前記凸版４と前記定盤６とが導電層７を介して固定されていることを特徴とする凸版反転オフセット印刷機１０である。【選択図】図１

Description

本発明は、凸版反転オフセット印刷機に関し、特に不要なインクを除去するための凸版とそれを固定する定盤に関するものである。

近年、電子部品の低コスト化および微細化に対応するため、電子部品が備える配線や絶縁層などのパターン状の皮膜を印刷法により形成することが試みられている。

印刷法のなかでも、微細な画像パターンを形成可能な印刷法として、凸版反転オフセット印刷法が挙げられる（例えば特許文献１参照）。

凸版反転オフセット印刷法に用いる従来の凸版反転オフセット印刷機の模式図を図２に示す。なお、図中の白抜き矢印は移動方向を示している。従来の凸版反転オフセット印刷機２０は、通称ブランケット２２と呼ばれる筒状のインク膜形成基材と、ブランケットにインク２３を供給して成膜するインク供給手段２１と、ブランケット上に形成されたインク膜から非パターン形成用インク（不要部）２３ｂを除去する凸版（除去版）２４と、ブランケット上に残されたパターン形成用インク（要部）２３ａが転写されて印刷物となる被印刷基板２５と、凸版２４および被印刷基板２５を印刷に適切な位置へ搬送する定盤２６を具備している。ブランケットには通常インク膜が剥がれ易いような処理がなされ、例えばシリコーンゴムが用いられる。また、凸版２４は板状のガラス版を用い、定盤２６上に吸着設置されている。

次に、上記の凸版反転オフセット印刷機を用いて印刷される印刷工程を図４に従って説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、インク供給手段４１からインクをブランケット４２上に塗布してインク４３を膜状に形成する。このとき、インクはブランケット上で予備乾燥状態に置かれ、多少の溶媒を失ってインク膜となる。ついで、図４（ｂ）に示すように、該インク膜に対し所定形状の凸版４４を接触させて該インク膜の非パターン形成用インク（不要部）４３ｂを凸版４４の凸部に転写してブランケットから除去する。次に、図４（ｃ）に示すように、ブランケット４２上に残ったパターン形成用インク（要部）４３ａを被印刷基板４５に転写して、印刷物を得ることができる。

このような凸版反転オフセット印刷法により画像パターンを形成する例として、基材上に導電性インクを用いて印刷を行い、電磁波シールドを作製することが提案されている（特許文献２参照）。このほか、さまざまな画像パターンを印刷した印刷物の製造が望まれている。特に、一つの印刷面に対し、キャパシタ電極と配線パターンなど、大面積のべたパターンと、細く間隔の狭いパターンの両方の形成が望まれている。

しかしながら従来の凸版反転オフセット印刷機は、ブランケット上のインクの凸版（除去版）表面への転写が不十分で安定したパターン形状を得ることが難しかった。その原因の一つとして静電気に起因する凸版への異物の付着があげられる。このような問題に対すて、例えば金属からなる凸版（除去版）が開示されている（特許文献３参照）。

上記の方法によれば、金属からなる凸版（除去版）を用いることで静電気に起因する異物の付着は抑制されるが、金属であるために重く版の交換などのハンドリングに問題がある。

特公昭６０−２９３５８号公報 特開２００５−１７５０６１号公報 特開２００５−３１０４０６号公報

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、高精細かつ異物由来のパターン欠陥の起こらない凸版反転オフセット印刷機およびそれを用いた印刷物の製造方法を提供することを課題とする。

本発明の請求項１に係る発明は、ブランケット上にインクを塗布して成膜する手段と、ブランケット上の非パターン形成用インクを除去するための凸版と、凸版を固定する定盤と、基板上に残ったパターン形成用インクを被印刷基板に転写する手段とを具備した凸版反転オフセット印刷機であって、
前記凸版と定盤とが導電層を介して固定されていることを特徴とする凸版反転オフセット印刷機である。

また、請求項２に係る発明は、前記凸版の裏面に前記導電層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の凸版反転オフセット印刷機である。

また、請求項３に係る発明は、前記定盤の表面に前記導電層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の凸版反転オフセット印刷機である。

また、請求項４に係る発明は、前記導電層が金属材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の凸版反転オフセット印刷機である。

また、請求項５に係る発明は、前記導電層が無機酸化物材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の凸版反転オフセット印刷機である。

また、請求項６に係る発明は、無機酸化物材料がインジウム錫複合酸化物、インジウム亜鉛複合酸化物、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム複合酸化物のいずか一つから選ばれることを特徴とする請求項５に記載の凸版反転オフセット印刷機である。

また、請求項７に係る発明は、前記導電層が有機材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の凸版反転オフセット印刷機である。

また、請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の凸版反転オフセット印刷機を用いることを特徴とする印刷物製造方法である。

本発明によれば、ブランケット上にインクを塗布して成膜する手段と、ブランケット上の非パターン形成用インクを除去するための凸版と、凸版を固定する定盤と、ブランケット上に残ったパターン形成用インクを被印刷基板に転写する手段とを具備した凸版反転オフセット印刷機であって、前記凸版と定盤とが導電層を介して固定されていることで、静
電気に起因する異物の付着が抑制でき、高精細かつ欠陥の少ない印刷物を製造することができる。またさらに、凸版またはそれを固定する定盤のどちらかの一部に導電層を設けることから軽量であり、従来よりも容易に凸版交換を行うことが出来る。

（ａ）本発明の凸版反転オフセット印刷機の一実施形態を示す模式図である。 （ｂ）（ａ）の凸版と定盤との拡大図である。 （ａ）従来の凸版反転オフセット印刷機の一実施形態を示す模式図である。 （ｂ）（ａ）の凸版と定盤との拡大図である。 本発明に係る凸版の製造工程の一実施形態を示す断面図である。 図１の凸版反転オフセット印刷機による印刷物の製造工程を示す模式図である。

本発明の凸版反転オフセット印刷機について、以下、図を基に具体的に説明する。

図１（ａ）に示すように、本発明の凸版反転オフセット印刷機１０は、ブランケット２上にインク３を塗布して成膜する手段と、ブランケット２上のインク３の非パターン形成用インク３ａを除去するための凸版４と、凸版４を固定する定盤６と、ブランケット２上に残ったパターン形成用インク３ｂを被印刷基板５に転写する手段とを具備した凸版反転オフセット印刷機１０であって、前記凸版４と定盤６とが導電層７を介して固定されていることを特徴とする。

本発明に係る凸版は、堅牢で加工が容易であることから、ガラスで形成することが好ましい。図１（ｂ）示すように、本発明の凸版４は非パターン形成用インク（不要部）３ｂに対応した部位が凸部（レリーフパターン）となるように形成されている。具体的には、凸版表面の最も高い部位を凸部頂部１４、最も低い部位を凹部底面１６とし、凸部の側面、あるいは凹部の側面でもある部位は凸部側面１５とする。凸部頂部１４と凹部底面１６の差を版深ｄとし、その許容される範囲は製造される印刷物によって選択される。

次に、本発明の凸版の製造工程を図３を用いて説明する。
まず、凸版基材３１となる裏面前面および表面の凸部に対応する位置をパターン状にマスク３２する（図３（ａ））。マスクは次に行われるレリーフ形成工程において基材表面を保護する役割を備え、例えば金属を用いることができる。金属の場合は蒸着の後、必要な部分を覆うようレジストを形成し、金属のみをエッチングする条件でエッチングを行うことでパターン状に形成できる。

こうして得られた、マスク済みの基材３３のマスクで覆われていない領域を彫り込んでレリーフ３４を形成する（図３（ｂ））。レリーフの形成方法は選択した基材に応じて適宜選択することができ、例えばサンドブラスト、ウェットブラストなどのブラスト法、ＦＩＢ（収束イオンビーム）による切削、ナノインプリンティング法、ドライエッチング、ウエットエッチング等を挙げることができる。

また、別のレリーフ形成法として、例えば、ガラス基材にクロム蒸着を行い、その後フォトリソグラフィー法によってレジスト形成し、パターン形成部（ブランケットに残すインク領域）に相当するクロム皮膜をエッチングして開口部とする。次いでクロム皮膜上のレジストを剥離し、クロム皮膜をマスクとしてガラス基材のウエットエッチングを行い、ガラス基材に所定の深さのレリーフパターンを形成することもできる。

次に得られたレリーフパターンに対して、凸版側面及び凹部（すなわちエッチングによって新たに形成された面）に対して、撥インク処理３５を行ってもよい（図３（ｃ））。
凸版の凹部に撥インク処理面（シランカップリング剤単分子膜）３６が形成される。

撥インク処理をするために選択する表面処理剤は用いるインクによって異なるが、撥水性や撥油性の高いフッ素元素やシロキサン基が含まれるシランカップリング剤を用いるのが好ましい。好ましく用いることのできる化合物としては例えば、長鎖フルオロアルキルシラン、加水分解性基含有シロキサン、フルオロエーテル基含有ポリマー、フルオロアルキル基含有オリゴマーなどが挙げられる。

凸版の表面に撥インク処理を施す方法としては、上述のカップリング剤を凸版表面に化学的に結合させて固定する方法を挙げることができる。例えば、シランカップリング剤を使用した公知のガラス表面処理方法を用いることができる。すなわち、シランカップリング剤を水、酢酸水、水−アルコール混合液、あるいはアルコールに溶解させてカップリング剤溶液を調製する。次いで、前記カップリング剤溶液を公知の塗工方法であるスピンコート、ロールコート、アプリケータなどを用いてガラス表面に塗工する。最後に加熱乾燥して溶媒を除くことでシランカップリング剤をガラスなどの凸版表面に固定できる。このとき加熱乾燥によって、シランカップリング剤とガラス表面はオリゴマー化することによって強固に結合するために、非常に耐性のある表面処理となる。

撥インク処理後に、マスク３２に付着した未反応のシランカップリング剤を洗浄して除去することで、要部（パターン形成位置）に該当する凹部に撥インク処理が施された本発明の凸版３０を得ることができる（図３（ｄ））。

本発明に係る定盤６は各種金属や石を用いることができるが、石を用いたほうが熱による伸縮が少なく、寸法精度に優れるためより好ましい。

次に本発明に係る導電層について以下に説明する。
図１に示すように本発明の特徴は、凸版（除去版）４とそれを固定する定盤６との間に導電層７を介在させることにある。導電層７は凸版４の交換時に起因する静電気による異物付着を抑制する作用効果がある。本発明に係る導電層７は凸版４とそれを固定する定盤６との接面、すなわち凸版４の底部または定盤６の上面のいずれかに設けられることを特徴とする。

導電層７としては金属や無機酸化物材料や導電性有機材料などからなるものである。金属としては、例えば銅、チタン、アルミニウム、金、白金、クロム、ニッケル等であり、無機酸化物材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫複合酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム複合酸化物等であり、導電性有機材料としては、電化移動錯体、導電性有機低分子化合物、ポリチオフェンなどの導電性高分子を用いることができる。

導電層７の形成方法としては、用いる材料の形態にもよるが、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法の乾式メッキ法や無電解メッキ等の湿式メッキ法やスピンコーター、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、グラビアコーター等を用いて形成することができる。

次に、上記で説明した本発明の凸版反転オフセット印刷機を用いて印刷物の製造について図４を基に説明する。なお、既に説明したものについては説明を省略する。

図４（ａ）に示すように、先ずブランケット４２上にインク供給手段４１により塗布、成膜する。ブランケット４２はインク４３が安定して塗布することができ、また凸版（除去版）４４の凸部に非パターン形成用インク４３ｂとして容易に転写できる剥離性を有し
、さらに変形の少ない柔軟性のある材料が好ましい。

このような材料として、例えばシリコーン系エラストマー、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴムなどを用いることができる。また、ブランケット４２表面の濡れ性を調整するため、ブランケット４２表面にフッ素樹脂およびシリコーンの塗布、プラズマ処理、ＵＶオゾン洗浄処理などの表面処理を施しても良い。このようなインク膜形成部材は通常可とう性の板として供給されるので、これを円筒形の版胴に巻きつけて用いたり、強度のある平板に固定して用いたりすることができる。

用いられるインク４３としては製造する印刷物の種類に応じて調整すればよく特に限定するものではない。例えば、導電性インクとしては金、銀、銅、ニッケル、白金、パラジウム、ロジウムなどの金属微粒子分散液に必要に応じて各種添加剤を加えたインクを用いることができる。また、例えば、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料を有機溶媒に溶解または分散させたインクやカラーフィルタ用顔料分散液などが挙げられる。ブランケット材料の膨潤などを考慮すると、水またはアルコール系溶媒を用いて調整することが好ましい。

ブランケット４２上へのインクの供給手段４１としては、均一なインク膜が形成できればよく、バーコート、ダイコート、キャップコート、スピンコート、スリットコート法等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。

図４（ｃ）に示す被印刷基板４５は、目的とする印刷物に応じて適宜選択することができる。電子部品を製造する場合は通常、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネートなどのフレキシブルなプラスチック材料、石英などのガラス基板やシリコンウェハーなどを挙げることができる。印刷物が使用される環境に合わせてフィルム等のフレキシブルな基材を選択することも可能であり、この場合は生産効率の向上のために長尺の基材を用い、連続して印刷を行うことが好ましい。

本発明の凸版４４用いた製造方法により製造される印刷物としては、例えば、薄膜トランジスタ基板、カラーフィルタ、プリント配線板、有機エレクトロルミネッセンス素子等を挙げることができる。薄膜トランジスタ基板は、複数の薄膜トランジスタを画素に対応してアレイ状に備え、液晶ディスプレイ等各種画素毎のオン−オフが必要なディスプレイの部材として使用することができる。

本発明の凸版４４を用いて印刷される画像パターンとしては、例えば、薄膜トランジスタ基板の備える電極、キャパシタ電極、配線等を、また、カラーフィルタの備える着色層、有機エレクトロルミネッセンス素子の備える電極や有機エレクトロルミネッセンス層、プリント配線板の備える配線や、素子内蔵型のプリント配線板である場合はキャパシタ電極や誘電体層、抵抗素子電極や抵抗体、インダクタ、トランジスタ構成部材等の受動素子・能動素子を挙げることができる。

ブランケット４２からの不要インク除去（非パターン形成用インク４３ｂ）後に、凸版４４の凸部上のインク膜は洗浄工程によって洗浄される。凸版４４の洗浄方法としては、薬液や有機溶剤によって洗浄する方法と、粘着剤を担時した粘着性フィルムにインク４３を押し当てて取り除く方法とを挙げることができる。

洗浄に使用することのできる薬液としては、例えば硫酸や塩酸等を挙げることができる。有機溶媒としては例えばトルエン等を挙げることができる。インク４３の組成によって適宜選択することができ、凸版４４を構成する材料を侵さない液を選べばよい。洗浄時には超音波により振動を与えることもできる。

また、粘着性フィルムとしては、市販の粘着性フィルムを使用することができ、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体を基材フィルムとし、アクリル系粘着剤を塗布することによって粘着性の付与された粘着性フィルムを用いることができる。洗浄時に粘着剤が凸版側に転移しなければよい。粘着性フィルムによる洗浄は、洗浄後即時印刷に用いることができるので、特に連続的に同じ凸版を用いて印刷を行う場合に適している。そのため、粘着性フィルムもロール状状態で供給され、使用に応じて必要な部分を凸版に押し当て、使用後のフィルムは巻き取られるようになっていてもよい。

以下、本発明の実施の形態を例に挙げて説明する。

（実施例１）
凸版の材料として、１００ｍｍ×１００ｍｍ、０．７ｍｍ厚のガラス板を用いた。このガラス板の表面及び裏面にクロムを蒸着により５０ｎｍ製膜した。このクロム皮膜上にポジレジストを用いたフォトリソグラフィー法によってレジストパターンを形成し、露出したクロム皮膜をフッ酸を用いて凹部の深さが５μｍになるようエッチングし、その後レジストを剥離して、凸版反転オフセット印刷用の凸版を作製した。なお、裏面のクロム皮膜は導電層として残した。

ここで形成したパターンは、図２（ａ）で模式的に示したパターンを１単位として、ガラス板中央部の１００ｍｍ四方の領域に、１０単位×１０単位で計１００単位を配置した。具体的には、パターン疎部２７に対応する画像パターンは２５０μｍ×２５０μｍの方形、パターン密部２８に対応する画像パターンは１４０μｍ×２１０μｍの矩形、さらにパターン疎部とパターン密部の間のライン／スペース幅を５μｍ／５μｍとした。

次に、２液型シリコーンゴム（ＧＥ東芝シリコーン社製：商品名ＴＳＥ３４５５Ｔ）を用いて、厚さ２ｍｍ、大きさ１５０ｍｍ×１２０ｍｍに成形し、その後ブランケットロールに巻き付けて円筒形のブランケットを作製した。

インクとして、銀粒子水分散液（平均粒径２０ｎｍ、住友電工製）にポリエチレンオキサイド（平均分子量１０，０００、アルドリッチ製）を、（ポリエチレンオキサイド／銀粒子／水）＝（１／８／３１）の重量比となるように溶解させ導電性インクを調製した。

次に、上記で作製した底部に導電層を有する凸版と、定盤と、ブランケットと、インクを供給するインク供給手段（バーコータ）と、インクを被転写基材に転写する手段とを具備した凸版反転オフセット印刷機を用いて、以下の方法で印刷した。

ブランケット上に導電性インクをバーコータで塗布した後、室温で３分間乾燥させ、ブランケット上に導電性のインク膜を形成した。

次に、凸版をブランケット上のインク膜に密着させたのち剥離し、非パターン形成インク（非画像部）のインク膜を除去した。次に、パターン形成インク（画像部）が残されたブランケットと、被印刷基板として用いた厚さ０．７ｍｍ、大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍのソーダライムガラス基板とを密着させたのち剥離して、ブランケット上のインク膜を被印刷基板に転写した。同様にして、同一凸版を用いて連続５枚印刷を繰返した後、印刷基板を２００℃で３０分間熱処理して導電性パターンを備えた印刷物を形成した。得られた導電性パターンを光学顕微鏡で観察したところ、異物由来のパターン欠陥はみられなかった。

（実施例２）
インクとして、以下に示すように調整したカラーフィルタ用の着色インクを用いた他は実施例１と同様に凸版反転オフセット印刷用凸版を製造し、これを用いて印刷物の製造を行った。

赤色顔料分散液を下記の組成で調整した。
〔赤色顔料分散液〕
・赤色顔料
Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４ １８重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッド Ｂ−ＣＦ」）
Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７ ２重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド Ａ２Ｂ」）
・アクリルワニス（固形分２０％） １０８重量部

〔赤色着色インク〕
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して赤色着色インクを得た。
・上記赤色顔料分散液 １００重量部
・メチル化メチロールメラミン ２０重量部
（三洋化成工業株式会社製：商品名ＭＷ−３０）
・レベリング剤 １重量部
（大日本インク化学工業株式会社製：商品名メガファック Ｆ−４８３ＳＦ）
・プロピレングリコールモノメチルエーテル ８５重量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ４５重量部

こうして調整した赤色着色インクを実施例１と同様にブランケットに塗布・不要部の除去・被印刷基板への転写を行ってガラス基板上にインクパターンを得た。得られた印刷物は、異物由来のパターン欠陥はみられなかった。

（比較例）
ガラス板の裏面側にクロムを蒸着しないで凸版を作製した以外は、実施例１と同様にして印刷を行った。得られた印刷物について、導電性パターンを光学顕微鏡で観察したところ、異物由来のパターン欠陥が顕著で、所々に印刷不良があった。

本発明の凸版反転オフセット印刷機を用いることにより、異物由来の印刷欠陥を低減し微細なパターンを連続的に印刷で形成可能であるため、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタアレイ、カラーフィルタなどのデバイスを印刷物として製造する際に応用することができる。

１、２１、４１ インク供給手段
２、２２、４２ ブランケット
３、２３、４３ インク
３ａ、２３ａ、４３ａ パターン形成用インク
３ｂ、２３ｂ、４３ｂ 非パターン形成用インク（不要部）
４、２４、４４ 凸版
５、２５、４５ 被印刷基板
６、２６、４６ 定盤
７、４７ 導電層
１０、２０ 凸版反転オフセット印刷機
１１ 撥インク処理面
１４ 凸部頂部
１５ 凸部側面
１６ 凹部底面
３０ 撥インク性処理凸版
３１ 凸版基材
３２ マスク
３３ マスク済みの基材
３４ レリーフ
３５ 撥インク処理
３６ 撥インク処理面（シランカップリング剤単分子膜）

Claims (8)

1. ブランケット上にインクを塗布して成膜する手段と、ブランケット上の非パターン形成用インクを除去するための凸版と、凸版を固定する定盤と、基板上に残ったパターン形成用インクを被印刷基板に転写する手段とを具備した凸版反転オフセット印刷機であって、
   前記凸版と前記定盤とが導電層を介して固定されていることを特徴とする凸版反転オフセット印刷機。
2. 前記凸版の裏面に前記導電層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の凸版反転オフセット印刷機。
3. 前記定盤の表面に前記導電層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の凸版反転オフセット印刷機。
4. 前記導電層が金属材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の凸版反転オフセット印刷機。
5. 前記導電層が無機酸化物材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の凸版反転オフセット印刷機。
6. 無機酸化物材料がインジウム錫複合酸化物、インジウム亜鉛複合酸化物、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム複合酸化物のいずか一つから選ばれることを特徴とする請求項５に記載の凸版反転オフセット印刷機。
7. 前記導電層が有機材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の凸版反転オフセット印刷機。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の凸版反転オフセット印刷機を用いることを特徴とする印刷物製造方法。