JP2016112801A - 凸版及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用の凸版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目的とする。【解決手段】凸版反転オフセット印刷方式において、ブランケット上に形成されたインク層から画像形成に不要なインクを除去するために用いられる凸版１０であって、凸部表面１４、外周側面１７のうちいずれか一つ以上の表面に、金属材料や無機酸化物材料や有機材料からなる導電層１８が形成されていることを特徴とする凸版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具備され、ブランケット上から被印刷基材の印刷に不要なインクを除去するための凸版、及びそれを用いた印刷物製造方法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凸版反転オフセット印刷機の模式図を図５（ａ）に示す。なお、図中の白抜き矢印は移動方向を示している。凸版反転オフセット印刷機５０は、通称ブランケット５２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５３を供給して成膜するインク供給手段５１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）５３ｂを除去する凸版（除去版）５４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）５３ａが転写されて印刷物となる被印刷基板５５と、凸版５４および被印刷基板５５を印刷に適切な位置へ搬送する定盤５６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５４は板状のガラス版を用い、定盤５６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１０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１０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用の凸版、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目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、凸版反転オフセット印刷方式において、ブランケット上に形成されたインク層から画像形成に不要なインクを除去するために用いられる凸版であって、導電層を有することを特徴とする凸版である。

また、請求項２に係る発明は、前記導電層が凸部表面、外周側面のうちいずれか一つ以上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の凸版である。

また、請求項３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または２に記載の凸版である。

また、請求項４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または２に記載の凸版である。

また、請求項５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４に記載の凸版である。

また、請求項６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または２に記載の凸版である。

また、請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の凸版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において、ブランケット上に形成されたインク層から画像形成に不要なインクを除去するために用いられる前記凸版が導電層を有することで、従来問題となっていた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、導電性を有していても全て金属で形成されている凸版に比べて、軽量であり版交換を容易に行え生産性を向上することができる。

本発明の凸版の一実施形態を示す断面模式図である。 実施例１の凸版のパターンを示す模式図である。 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。 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。 （ａ）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）従来の凸版の一実施形態を示す断面模式図である。

本発明の凸版反転オフセット印刷用の凸版について、以下、図を基に具体的に説明する。

上記で説明したように、本発明に用いる凸版反転オフセット印刷機５０は図５（ａ）に示すように、ブランケット５２にインク５３を供給して成膜するインク供給手段５１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）５３ｂを除去する凸版（除去版）５４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）５３ａが転写されて印刷物となる被印刷基板５５と、凸版５４および被印刷基板５５を印刷に適切な位置へ搬送する定盤５６を具備している。

本発明に係る凸版（除去版）５４は上記凸版反転オフセット印刷機５０に具備されるものであり、導電層を有することを特徴とする。
以下、図１に基づき本発明の凸版１０について具体的に説明する。

本発明の凸版１０は、凸部表面１４、外周側面１７のいずれか一つ以上に導電層が形成されていることが好ましく、例えば図１では凸部表面１４、外周側面１７の両方に導電層１８が形成されている場合を示している。凸部表面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。なお、凹部底面１６及び凹部側面１５は、凹部へのインクの付着を防止するために撥インクで覆われた撥インク処理面１１を形成してもよい。

本発明の凸版１０は導電層１８を有することを特徴とする。これにより従来問題であった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、導電性を有していても全て金属で形成されている凸版に比べて、軽量であり版交換を容易に行え生産性を向上することができる。

導電層１８としては金属や無機酸化物材料や導電性有機材料などを用いることができる。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１８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、本発明の凸版１０の製造工程について図３を用いて説明する。なお、凸版１０の基材としては堅牢で加工が容易であるガラスが好ましい。

まず、図３（ａ）に示すように凸版基材３１の外周側面及び凸部に対応する位置をパターン状にマスク３２する。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。

次に、図３（ｂ）に示すように、マスク３２で覆われていない領域を彫り込んで凹部としてレリーフ３４を形成する。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をウエットエッチングして凹部を形成し、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。

次に図３（ｃ）に示すように、得られたレリーフパターンの凸版側面及び凹部底部（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。これにより凸版の凹部底面および側面に撥インク処理面（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。

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による撥インク処理面を形成することができる。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。

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）１０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３２表面の濡れ性を調整するため、ブランケット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３１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３５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１０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１０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１０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１０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１０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用の導電性を有する凸版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。

１０、５４ 凸版
１１ 撥インク処理面
１４ 凸部表面
１５ 凹部側面
１６ 凹部底面
１７ 凸版の外周側面
１８ 導電層
２０ 実施例に用いた凸版の単位パターン形状
２７ パターン疎部
２８ パターン密部
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）
４１、５１ インク供給手段
４２、５２ ブランケット
４３、５３ インク
４３ａ、５３ａ パターン形成用インク
４３ｂ、５３ｂ 非パターン形成用インク（不要部）
４５、５５ 被印刷基材
４６、５６ 定盤
５０ 凸版反転オフセット印刷機

Claims (7)

1. 凸版反転オフセット印刷方式において、ブランケット上に形成されたインク層から画像形成に不要なインクを除去するために用いられる凸版であって、導電層を有することを特徴とする凸版。
2. 前記導電層が凸部表面、外周側面のうちいずれか一つ以上に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。
3. 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または２に記載の凸版。
4. 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または２に記載の凸版。
5. 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４に記載の凸版。
6. 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または２に記載の凸版。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の凸版を用いることを特徴とする印刷物製造方法。