JP2017148964A - 印刷装置、印刷物の製造方法および印刷物 - Google Patents

Abstract

【課題】インキと基材との密着性を良好に保ち、乾燥、固着によるブランケットへのインキ残りを発生させることがない印刷装置印刷物の製造方法および印刷物を提供する。【解決手段】印刷装置は、インキが充填される凹部を有した印刷版と、印刷版からインキを取出すブランケットと、印刷版から取出したインキがブランケット上に保持された状態で、ブランケットに、インキを覆うように樹脂を塗布する手段と、インキを樹脂とともに被印刷体へ印刷する手段とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、インキを基材（被印刷体）上に形成してなる印刷物を製造する印刷装置、印刷物の製造方法および印刷物に関するものである。

ドクターブレードによって凹部にインキが充填された印刷版から、ブランケットにインキを転移させ、このインキを基材上に転写するグラビアオフセット印刷法が周知である。例えば特許文献１には、配線構造を有するタッチパネル用導電性部材の製造方法において、パターン化された配線構造を印刷する方法として、グラビアオフセット印刷法を用いることが開示されている。

特開２０１３−３３９５５号公報

しかしながら配線の集積化や微細な意匠のために微細な線幅の印刷を行うと、インキと基材との密着性が悪くなりインキの剥がれや浮きが生じる。またインキの表面積が小さくなり、インキが乾燥し易くなるためブランケット上で乾燥、固着してしまい印刷不良が起こるといった課題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、印刷に用いるインキと基材との密着性を良好に保ち、乾燥、固着によるブランケットへのインキ残りを発生させることがない印刷装置、印刷物の製造方法および印刷物を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、インキが充填される凹部を有した印刷版と、印刷版からインキを取出すブランケットと、印刷版から取出したインキがブランケット上に保持された状態で、ブランケットに、インキを覆うように樹脂を塗布する手段と、インキを樹脂とともに被印刷体へ印刷する手段とを含む、印刷装置である。

ブランケットとしてシリコーンゴムを用いてもよい。また、樹脂を塗布する手段は、ダイコート法、ロールコート法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースグラビア法、スクリーン印刷法、インキジェット法のいずれかを用いてもよい。

本発明の別の一態様は、印刷版にインキを充填する工程と、印刷版上でブランケットを回転移動させ、インキをブランケットに転写する工程と、ブランケットに転写されたインキを覆うように樹脂を塗布する工程と、被印刷体上でブランケットを回転移動させることにより、インキを樹脂とともに被印刷体に転写する工程とを備える、印刷物の製造方法である。

本発明の別の一態様は、被印刷体と、被印刷体上に形成され、所定のパターンで形成された樹脂層と、樹脂層の凹部に充填されたインキと、を備える、印刷物である。

本発明によれば、インキと基材との密着性を良好に保ち、ブランケットへのインキ残りを発生させることがない印刷装置、印刷物の製造方法および印刷物を提供することが可能である。

本発明の一実施形態に係る印刷装置の機械的構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る印刷装置の動作状態を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る印刷装置の動作状態を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る印刷装置の動作状態を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る印刷装置の動作状態を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る印刷装置により被印刷体へインキと樹脂層とが印刷された状態を示す側面図である。

（実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１には、本発明の実施形態に係る印刷装置１００の機械的構成を示す側面図を示す。図１において、印刷装置１００は、ブランケット１０５と、印刷版１０２とを備えている。ブランケット１０５は、回転可能なブランケット胴１０４の表面に固定されており、基材である被印刷体１０８にインキ１０９を転写可能に配置されている。印刷版１０２は、印刷版固定用定盤１０１の上面に固定され、ブランケット１０５の印刷面にインキ１０９を転写可能な位置に配置されている。ブランケット胴１０４は回転、上下移動が可能なように図示しない台車に支持されており、台車にはダイコート１０６が設置されている。台車は印刷版固定用定盤１０１と基材固定用定盤１０７とに対して相対的に移動可能に支持されている。被印刷体１０８は、基材固定用定盤１０７の上面に固定されている。

ブランケット１０５は、その表面でパターン上のインキの授受を行うことにより転写印刷を行う。ブランケット１０５の表面すなわち印刷面はゴム層からなる。このゴム層に用いられるゴム材料としては、例えばシリコーンゴムである。本実施形態において、ブランケットに用いられるゴム材料は、公知の各種の材料を用いることができる。これらのゴム材料は、インキ及びインキに用いられる溶剤の種類に対応して選択され、溶剤吸収性のあるものが好適である。

ゴム層単独でブランケット１０５とすることも可能であるが、ゴム層はベース基材の上に設けてもよい。なお、ゴム材料からなるゴム層は、ベース基材上でゴム材料を硬化させることも、フィルム上のゴム材料をベース基材と貼りあわせることも可能である。ベース基材としては、印刷時にブランケット胴１０４に取り付けられることから可撓性のあるフィルム又は金属薄板であれば種類は問わないが、コスト及び寸法安定性からポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系フィルム、あるいはポリイミドフィルムが好適である。また、ベース基材とゴム層との間には、必要に応じてプライマー層や接着層が設けられる。また、ベース基材の下には必要に応じてクッション層が設けられる。クッション層にはスポンジ状の材料を用いることができる。ブランケット１０５は、その幅方向の両端部を不図示の取付器具によって巻き締めることによって、略円筒形のブランケット胴１０４に固定される。

印刷版１０２は、印刷パターンに対応する凹部を銅板、ニッケル版などの金属版、あるいはガラス版に形成し、その表面にクロムめっきやカーボンめっきによる耐擦性皮膜を形成してなる。この印刷版１０２の凹部に対して、ドクターブレード１０３によって一定の速度でインキを充填する。

インキ１０９は、例えば、熱硬化性かつ光焼成型の導電性インキを用いることができる。導電性インキは、例えばＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等の金属微粒子、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ_２（酸化スズ）などの導電性金属酸化物微粒子、あるいは金属ナノワイヤを含むものが好適である。本実施形態では、これらをインキ１０９のフィラーとして用いることが可能である。金属微粒子を含む導電性インキとしては、例えば銀ナノ粒子を有機溶媒に分散させてなる導電性銀ナノインクを用いることができる。

作成するパターンが透明電極層である場合には、ドーピング等で導電率を向上させた導電性ポリマー、例えば導電性ポリアニリン、導電性ポリプロピロール、導電性ポリチオフェン（ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体など）を含むインキを用いることができる。

上記導電性銀ナノインクでは、インキ中の溶剤はドデカン、テトラデカンである。インキ中の溶剤は任意のものを用いることができる。例えば、速乾性インクでは常温で乾燥する沸点の低い溶剤（ＭＥＫ、エタノール、アセトンなど）、水性インクでは水（精製水）、オイル系インクでは常温で蒸発しないオイル（脂肪族炭化水素、グリコールエーテル、高級アルコールなど）を用いることが可能である。溶剤の種類に応じて、吸収性を有するブランケット１０５の材料を選択することができる。

他にもインキ１０９として用いる樹脂材料は、透明樹脂や、色付きの樹脂、あるいは、不透明な樹脂を用いても良い。すなわち、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリプロピレン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）等の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の等の汎用プラスチックを用いることが可能である。

ここで、熱可塑性樹脂としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＣＯＣ（環状オレフィン・コポリマー）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメタクリレート、アクリル樹脂））、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＭＳ（メタクリル酸スチレン共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメタクリレート、アクリル樹脂））、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）等を用いることが可能である。

また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の当該分野でよく知られている熱硬化性樹脂を用いることが可能である。

ブランケット１０５から所定の距離を設けた位置には、ブランケット１０５上に樹脂を塗布することができるダイコート１０６が設置してある。尚、本実施形態ではブランケット１０５上に樹脂を塗布する方法としてダイコート法を選択したが、ロールコート法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースグラビア法、スクリーン印刷法、インキジェット法の中から何れかを選択する事もできる。それぞれ塗布する方法に準じた機構がブランケット１０５から所定の距離設けて設置されている。

ブランケット１０５上に塗布する樹脂材料は、インキ１０９と同じく透明樹脂や、色付きの樹脂、あるいは、不透明な樹脂を用いても良い。すなわち、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリプロピレン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）等の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の等の汎用プラスチックを用いることが可能である。

ここで、熱可塑性樹脂としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＣＯＣ（環状オレフィン・コポリマー）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメタクリレート、アクリル樹脂））、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＭＳ（メタクリル酸スチレン共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメタクリレート、アクリル樹脂））、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）等を用いることが可能である。

また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の当該分野でよく知られている熱硬化性樹脂を用いることが可能である。

本実施形態における被印刷体１０８は、基材固定用定盤１０７の上面に固定されている。被印刷体１０８は、例えば、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなどのガラス板、あるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などからなるプラスチック板、プラスチックフィルムが用いられる。被印刷体１０８は、例えば、厚さ１２５μｍのＰＥＴ製のフィルムとすることができる。なお被印刷体１０８としては他の材料、例えば電子基板に使われているガラス繊維とエポキシ系樹脂とからなるシート（プリプレグ）を用いることができ、また他の樹脂材料、紙、不織布を用いても良い。被印刷体１０８はシート状の材料に限られず、中空又は中実のいずれでも良く、また任意の平面又は曲面を印刷面とすることができる。

また、印刷装置１００は、印刷装置１００の各部を制御するために、図示しない制御部を備える。ブランケット胴１０４、ブランケット胴１０４が支持された台車、印刷版固定用定盤１０１、基材固定用定盤１０７のための送り機構は、制御部に電気的に接続されている。制御部は周知のコンピュータであって、データバスによって相互接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、記憶装置、表示装置及び入出力装置等を含むものである。制御部はオペレータの操作入力、各種センサ類からの入力、及びＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、ドクターブレード１０３を用いた印刷版１０２へのインキ充填、ブランケット胴１０４の送り回転及び移動、ブランケット胴１０４が支持された台車の移動、印刷版固定用定盤１０１、基材固定用定盤１０７のための送り機構の動作、並びに被印刷体１０８上のインキに対する熱硬化、光焼成などの動作及びブランケット１０５に対する乾燥の動作を連繋して制御することが可能に構成されている。

（印刷方法）
次に、以上のとおり構成された印刷装置１００を用いた印刷方法について説明する。図２〜図５には、印刷装置１００の動作状態を示す側面図を示す。

図２に示すように、印刷版１０２の凹部に、ドクターブレード１０３を用いてインキ１０９を導く。さらに印刷版１０２の凹部から溢れ出た余分なインキを掻きとることで、インキを充填する。ドクターブレード１０３によりインキ１０９を掻きとる速度は、例えば、毎秒１５０ｍｍである。

次に、図３に示すように、ブランケット１０５を図中矢印Ａ方向に回転させながら印刷版１０２上を移動する。ブランケット１０５は、印刷版１０２に充填されたインキ１０９に連続的に接触する。これにより、インキ１０９がブランケット１０５の印刷面に転写される。ブランケット１０５への転写速度は、例えば、毎秒５０ｍｍで行うことができる。インキ１０９が溶剤を含む場合、ブランケット１０５の印刷面が、インキ１０９内の溶剤を吸収可能な吸収性を有するため、ブランケット１０５の印刷面に形成されたインキ１０９の濡れ広がりが抑制される。

その後、図４に示すようにインキ１０９が塗布されたブランケット１０５表面をダイコート１０６によって吐出された樹脂１１０で全面覆った。

次に図５に示すように、ブランケット１０５を図中矢印Ａ方向に回転させながら被印刷体１０８上を移動する。ブランケット１０５の表面に形成されたインキ１０９と樹脂層１１０は、被印刷体１０８の印刷面に転写され、印刷物１１１が作製される。図６には、被印刷体１０８上にインキ１０９と樹脂層１１０とが転写された印刷物１１１を示す。被印刷体１０８への転写速度は、例えば、毎秒２００ｍｍで行うことができる。転写されずにブランケット１０４の印刷面に残ったインキ１０９及び樹脂層１１０は、例えば、不図示のクリーニングローラーで除去される。なお、本実施形態では転写の際にブランケット１０５を移動させた。しかし、ブランケット１０５と印刷版固定用定盤１０１との相対位置、ブランケット１０５と基材固定用定盤１０７との相対位置の変化を実現できる限り、印刷版固定用定盤１０１、基材固定用定盤１０７を移動させても良い。ブランケット１０５、印刷版固定用定盤１０１、および基材固定用定盤１０７の３つをそれぞれ移動させても良い。

その後、被印刷体１０８上に転写されたインキ１０９及び樹脂層１１０を硬化させる。この硬化は、例えば、焼成、加熱、自然乾燥、紫外線硬化、冷却（熱可塑性材料を含む導電性インキを用いる場合）など、使用する導電性インキの種類及び成分に応じた各種の手段によって実行することができる。加熱による場合には、例えば、赤外線ヒータを用いることができる。このようにして、印刷物が得られる。尚、ブランケット１０５の膨潤量が所定の基準値に達すると、印刷待機時にブランケット１０５に吸収された溶剤が乾燥させられる機能を印刷装置に備えても良い。

ブランケット１０５の印刷面の材質、使用するインキ１０９の種類及びインキ１０９内の溶剤の種類、樹脂１１０をブランケット１０５上に塗布する方法、樹脂１１０の種類は、上記印刷装置１００におけるもの以外の各種のものを選択することができる。

ブランケット１０５は、円筒形のブランケット胴１０４に固定して使用したが、ブランケット１０５の形状は、円筒形以外の曲面や平面であっても良い。被印刷体１０８はシート状のほか樹脂成形品などのように、印刷面が曲面であるものであっても良い。

以上説明したように、本発明によれば、インキ１０９は樹脂層１１０に埋め込まれている為、ブランケット１０５に残ることなく、密着性のよい印刷物１１１を提供できる。

（本発明による効果）
本発明の実施形態に係る印刷装置により作成した印刷物（実施例）と、樹脂層１１０を用いてインキ１０９を覆わなかった印刷物（比較例）を比較した。印刷版の溝を変化させて多種の印刷物を作成した。その結果、樹脂層１１０にてインキ１０９を覆わなかった比較例に係る印刷物ではパターンの幅が１０μｍ以下になるとブランケットへの印刷物残りや被印刷基材からのインキの剥がれが発生した。実施例に係る印刷物ではパターンの幅が１０μｍ以下であってもブランケットへの印刷物残りや被印刷基材からのインキの剥がれが発生せず良好な印刷特性を示した。また印刷物に１００μｍ以上の幅を持つ線と１０μｍ以下の幅を持つ線が混在するパターンでは特に効果が大きかった。本実施形態では特に１０μｍ以下の細い幅を持つ印刷物においてかすれや断線がない印刷物を提供できる。

（その他）
本発明は実施形態に示された態様のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

例えば、上記実施形態では、平板の印刷版を用いて転写を行っていたが、これに限られず、シリンダー形状の印刷版を用いて転写を行ってもよい。

上記実施形態では、インキの印刷パターンが被印刷体の上に形成されていることとしたが、当該印刷パターンが被印刷体の上に形成された後に、被印刷体が除去されて、印刷パターンのみによりその形状を保持する態様としてもよい。

本発明は、各種電子デバイスの電子回路配線パターン及び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。

１００ 印刷装置
１０１ 印刷版固定用定盤
１０２ 印刷版
１０３ ドクターブレード
１０４ ブランケット胴
１０５ ブランケット
１０６ ダイコート
１０７ 基材固定用定盤
１０８ 被印刷体
１０９ インキ
１１０ 樹脂（層）
１１１ 印刷物

Claims (5)

1. インキが充填される凹部を有した印刷版と、
   前記印刷版から前記インキを取出すブランケットと、
   前記印刷版から取出した前記インキが前記ブランケット上に保持された状態で、前記ブランケットに、前記インキを覆うように樹脂を塗布する手段と、
   前記インキを前記樹脂とともに被印刷体へ印刷する手段とを含む、印刷装置。
2. 前記ブランケットはシリコーンゴムを含む、請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記樹脂を塗布する手段は、ダイコート法、ロールコート法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースグラビア法、スクリーン印刷法、インキジェット法のいずれかを用いる、請求項１または２に記載の印刷装置。
4. 印刷版にインキを充填する工程と、
   前記印刷版上でブランケットを回転移動させ、前記インキを前記ブランケットに転写する工程と、
   前記ブランケットに転写された前記インキを覆うように樹脂を塗布する工程と、
   被印刷体上で前記ブランケットを回転移動させることにより、前記インキを前記樹脂とともに前記被印刷体に転写する工程とを備える、印刷物の製造方法。
5. 被印刷体と、
   前記被印刷体上に形成され、所定のパターンで形成された凹部を有する樹脂層と、
   前記樹脂層の凹部に充填されたインキと、を備える、印刷物。