JP6003153B2 - 印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、印刷対象物の表面に各種インキ、樹脂、導電インキなどの各種の粘度の高い塗布材料等を用い、広範囲に高解像力、高寸法精度のある優れた配線パターンを安定的に印刷するのに好適な印刷方法に関する。

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導配線、電磁シールド、タッチパネルＩＴＯ配線等を印刷目的として、ＰＥＴ、ＰＥＮ、アクリル、ガラス等の上に、導電性インキ等により広範囲の面積で細線や太線の印刷する技術が知られている。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、情報系等、さまざまな分野における工業製品の製造方法として用いられている。このうち、タッチパネルＩＴＯ配線には、従来、スパッタ製膜を用いたフォトリソ法やスクリーン印刷による印刷法が用いられている。

しかしながら、技術革新による配線の微細化やコスト競争などにより、現行の製造方法から別の方法へ移行しようとする動きがある。例えば、スパッタ製膜を用いたフォトリソ法の場合、材料やプロセスコストが高く、工程が複雑であり、また材料ロスが多いが、配線の微細化に関しては、配線の幅が１０μｍ程度のところまで技術的には可能である。しかし、配線を形成する膜の抵抗値が高いため微細化した場合に抵抗が高くなって問題になる可能性がある。また、スクリーン印刷の場合、コストや抵抗値に関しては問題がないものの、微細化という点では、配線の幅が７５μｍ程度であり、スパッタ製膜を用いたフォトリソ法よりも劣る。

そこで、グラビアオフセット印刷法により、表面にシリコーンもしくはフツ素化合物あるいはその混合体よりなるインキ剥離性の転写層を有する転写体上に該転写体を予めドクターもしくはスクレーパー等で所望の溝パターン内にインキを充填および擦切りし、その溝パターン内にインキが満たされた版上に接触させ、転写体上にインキ皮膜を転移させることにより、転写体上のインキ皮膜をパターン化する工程と適当な膜厚分布に応じたインキ皮膜を形成する工程と、該転写体を被印刷体に圧着し転写体上に残るインキ皮膜のパターンを被印刷体に転写する工程とを備える転写印刷法を用いて、印刷対象物の表面に各種インキ、樹脂、導電インキなどの粘度の高い塗布材料を高解像、高寸法精度で、広範囲に印刷するものである。
グラビアオフセット印刷を用いた技術として、例えば、特許文献１には受理速度と印刷速度との速度に差をつけることで不良を低減させ、線幅のばらつきを抑えることが開示されている。

特開２００８−２２１８４２号公報

しかしながら、従来のグラビアオフセット印刷では凹版に導電性インキを乗せ、溝パターンだけに導電性インキを残すためにドクターで表面の導電性インキを掻き取る必要があるが、ドクターの長さ方向に対して平行な直線状の溝パターンではドクターが沈んで導電性インキを多く掻き取ったり、沈んだ反動で溝近傍に掻き取れなかった導電性インキが残ってしまったりして、精度良く安定して印刷できない課題があった。したがって、凹版においては、ドクターの長さ方向に対して平行な直線状の溝パターンの配置を避ける必要がある。

また、前述した特許文献１の技術は、受理速度と印刷速度で速度差をつける発明をしているが、導電性インキがブランケット上に転写されている時間が変わってしまうため、大面積を印刷する時、印刷始めと終わりでインキ性質が変化してしまうため、面内での線幅のばらつきが発生してしまう。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、精度良く安定した配線パターンを印刷することが出来る印刷方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の印刷方法は、基材上にインキパターンを備える印刷方法であって、インキが充填された第１の凹版から転写版にインキを転写し、前記転写版上に第１のインキパターンを形成し、該転写版上の第１のインキパターンを前記基材に転写する第１の印刷工程と、前記基材を回転させる工程と、インキが充填された第２の凹版から前記転写版にインキを転写し、前記転写版上に第２のインキパターンを形成し、前記転写版上の第２のインキパターンを前記基材に転写する第２の印刷工程と、を備え、前記第１の印刷工程及び前記第２の印刷工程において、前記基材上に設けられるインキパターンが、いずれもドクターの長さ方向に対して垂直なインキパターンを備えている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の印刷方法において、前記インキが導電性インキである。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の印刷方法において、前記第１の印刷工程で前記第１のインキパターンを転写した基材を９０°回転し、
前記第１の印刷工程において前記基材上に形成した前記インキパターンと、前記第２の印刷工程で前記基材に形成した前記インキパターンとが直角に交差しているようにした。

本発明に係る請求項１記載の印刷方法によると、第１の印刷工程と第２の印刷工程とをドクター長さ方向に対して垂直に印刷することで、凹版からドクターと平行の溝パターンから導電性インキを転写版へ転写しないため、精度良く安定した配線を形成することができる。
また、請求項２記載の印刷方法によると、導電性インキを用いた配線パターンの形成に好適な印刷方法となる。
さらに、請求項３記載の印刷方法によると、第１のインキパターンと第２のインキパターンを直角に重ねることができる。

本発明に係る第１実施形態の第１工程を示す図である。 本発明に係る第１実施形態の第２工程を示す図である。 本発明に係る第１実施形態においてブラケットに転写された電導性インキを基材に印刷した図である。 本発明に係る第１実施形態の第３工程を示す図である。 本発明に係る第１実施形態の第４工程を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の第１工程を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の第２工程を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の第３工程を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の第４工程を示す図である。 本発明に係る第３実施形態の第１工程を示す図である。 本発明に係る第３実施形態の第２工程を示す図である。 本発明に係る第３実施形態の第３工程を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の第４工程を示す図である。 本発明に係る第１及び第２の凹版と印刷された基板示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１から図５は、本発明に係るグラビアオフセット印刷機を使用した第１実施形態の印刷方法の工程手順である。なお、以下の図では、印刷パターンは格子で示している。
第１工程…先ず、図１に示すように、アライメントカメラ１によって基材２の位置を合わせた後、平版である第１の凹版３に第１のドクター４で導電性インキをドクタリングする。第１の凹版３には溝パターンが刻まれており、溝パターンのみに導電性インキが充填されることになる。このとき、第１の凹版３には第１のドクター４の長さ方向に対して垂直になる溝パターンが刻まれている。

第２工程…次に、図２に示すように、第１の凹版３の溝パターンに充填された導電性インキを、ブランケット胴８に取り付けられたブランケット５に転写する。図３は、ブランケット５に転写された導電性インキを基材２に印刷した図である。
第３工程…次に、図４に示すように、シリンダーである第２の凹版６を第２のドクター７が常時導電性インキをドクタリングしている。第２の凹版６は第２のドクター７の長さ方向に対して垂直になる線（溝パターン）が刻まれており、この溝パターンのみに導電性インキが充填される。そして、基材２を９０°回転させる。基材２を９０°回転させることで、第１の凹版３に対して直角に印刷される準備をする。重ね合わせ精度を向上させるため、アライメントカメラ１で位置合せを行う。

第４工程…最後に、図５に示すように、第２の凹版６の導電性インキを、ブランケット５に転写し、ブランケット５に転写された導電性インキを、配線パターンが形成された基材２に印刷する。第１の凹版３の溝パターンと第２の凹版６の溝パターンが基材２上で組み合わさって、ひとつの配線パターンが形成される。この後、ベークによって硬化され完成する。
ここで、本発明の転写版がブランケット５に対応し、本発明のインキパターンがブランケット５に転写された導電性インキに対応している。

従って、本実施形態によると、平版である第１の凹版３で形成した溝パターンとシリンダーである第２の凹版６で形成した溝パターンを基材２上で重ね合わせることで、縦線、横線共に同じ仕上がりになり、安定した配線パターンの形成が効率よくできる。
また、平版である第１の凹版３をブランケット５に導電性インキを転写した後にシリンダーである第２の凹版６からブランケット５に導電性インキを転写してから、基材２に印刷しても同様の効果が得られる。

次に、図６から図９は、本発明に係るグラビアオフセット印刷機を使用した第２実施形態の印刷方法の工程手順である。
第１工程…先ず、図６に示すように、アライメントカメラ１１で基材１２の位置を合わせた後、シリンダーである第１の凹版１３に第１のドクター１４で導電性インキをドクタリングする。第１の凹版１３には溝パターンが刻まれており、溝パターンのみに導電性インキが充填されることになる。このとき、第１の凹版１３には第１のドクター１４の長さ方向に対して垂直になるパターンが刻まれている。

第２工程…次に、図７に示すように、第１の凹版１３の溝パターンに充填された導電性インキをブランケット胴１５に取り付けられたブランケット１６に転写し、基材１２に印刷する。
第３工程…次に、図８に示すように、シリンダーである第２の凹版１７を第２のドクター１８で導電性インキをドクタリングし、第２の凹版１７から導電性インキをブランケット１６に転写し、基材１２に印刷する。第２の凹版１７は、第２のドクター１８の長さ方向に対して垂直になる線（溝パターン）が刻まれており、この溝パターンのみに導電性インキが充填される。そして、基材１２を９０°回転させる。基材１２を９０°回転させることで、第１の凹版３に対して直角に印刷される準備をする。重ね合わせ精度を向上させるため、アライメントカメラ１１で位置合せを行う。

第４工程…最後に、図９に示すように、第２の凹版１７の導電性インキをブランケット１６に転写し、ブランケット１６に転写された導電性インキをパターンが形成された基材１２に印刷する。第１の凹版１３の溝パターンと第２の凹版１７の溝パターンが基材１２上で組み合わさって、ひとつの配線パターンが形成される。この後、ベークによって硬化され完成する。

ここで、本発明の転写版がブランケット１６に対応し、本発明のインキパターンがブランケット１６に転写された導電性インキに対応している。
このようにシリンダー同士で行っても、実施形態１と同様の作用及び効果を奏することができる。さらに、凹版とシリンダーの組み合わせよりも装置サイズがコンパクトになり、設置スペースが確保しやすいという利点もある。

次に、図１０から図１５は、本発明に係るグラビアオフセット印刷機を使用した第３実施形態の印刷方法の工程手順である。
第１工程…先ず、図１０に示すように、アライメントカメラ２１で基材２２の位置を合わせた後、平版である第１の凹版２３に第１のドクター２４で導電性インキをドクタリングする。第１の凹版２３には溝パターンが刻まれており、溝パターンのみに導電性インキが充填されることになる。このとき、第１の凹版２３には第１のドクター２４の長さ方向に対して垂直になるパターンが刻まれている。

第２工程…次に、図１１に示すように、第１の凹版２３から導電性インキをブランケット胴２５に取り付けられたブランケット２６に転写し、基材２２に印刷する。
第３工程…次に、図１２に示すように、平版である第２の凹版２７に第２のドクター２８で導電性インキをドクタリングし、第２の凹版２７から導電性インキをブランケット２６に転写し、基材２２に印刷する。第２の凹版２７は、第２のドクター２８の長さ方向に対して垂直になる線（溝パターン）が刻まれており、溝パターンのみに導電性インキが充填される。そして、基材２２を９０°回転させる。基材２２を９０°回転させることで、第１の凹版２３に対して直角に印刷される準備をする。重ね合わせ精度を向上させるため、アライメントカメラ２１で位置合せを行う。

第４工程… 最後に、図１３に示すように、第２の凹版２７の導電性インキをブランケット２６に転写し、ブランケット２６に転写された導電性インキをパターンが形成された基材２２に印刷する。第１の凹版２３の溝パターンと第２の凹版２７の溝パターンが基材２２上で組み合わさって、ひとつの配線パターンが形成される。この後、ベークによって硬化され完成する。
ここで、本発明の転写版がブランケット２６に対応し、本発明のインキパターンがブランケット２６に転写された導電性インキに対応している。
このように平版同士で行っても、実施形態１と同様の作用及び効果を奏することができる。

以下、詳細な実施例について示す。図１４に示すように、平版としてガラス凹版（第１の凹版３３及び第２の凹版３７）を用いた。溝パターンの深さは一律２０μｍとし、簡易的に、線幅５０μmの直線とした。両パターンを重ねることで格子パターンが形成する。
上記凹版３３，３７の上に導電性インキを乗せ、ドクター３４，３８を凹版３３，３７に対して垂直になるように設定し、凹版３３，３７上の導電性インキを掻き取るようになぞることで、溝パターンの中のみ導電性にインキを充填した。ドクター３４，３７の圧力は０．０５ＭＰａ、掻き取り速度は５０ｍｍ／ｓｅｃとした。

凹版３３，３７上の導電性インキを、円筒シリンダーに成型したシリコンブランケットを圧力０．１５ＭＰａ、回転速度３０ｍｍ／ｓｅｃで移動しながら押し付けることでブランケット上に転写した。シリコンブランケットの厚みは０．２ｍｍを用いた。
ブランケット上の導電性インキを、シリコンブランケットを圧力０．１５ＭＰａ、回転速度３０ｍｍ／ｓｅｃで移動しながら２００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に押し付け、転写した。転写することにより、ＰＥＴフィルム上に印刷配線を形成した。

凹版を取り替え、ＰＥＴフィルムを９０°回転させる。１回目の印刷同様に凹版へのドクタリング、シリコンブランケットへの転写、ＰＥＴフィルムへの印刷をすることで、格子状の印刷配線が形成された。形成された印刷配線については、線幅１０本の標準偏差を比較したところ、１．９４から１．０２と約半分の標準偏差と良好な線幅を得ることができた。

１，１１，２１…アライメントカメラ１、２，１２，２２…基材、３，１３，２３，３３…第１の凹版、４，１４，２４，３４…第１のドクター、５，１６，２６…ブランケット、６，１７，２７，３７…第２の凹版、７，１８，２８…第２のドクター、８，１５，２５…ブランケット胴

Claims (3)

1. 基材上にインキパターンを備える印刷方法であって、
   インキが充填された第１の凹版から転写版にインキを転写し、前記転写版上に第１のインキパターンを形成し、該転写版上の第１のインキパターンを前記基材に転写する第１の印刷工程と、
   前記基材を回転させる工程と、
   インキが充填された第２の凹版から前記転写版にインキを転写し、前記転写版上に第２のインキパターンを形成し、前記転写版上の第２のインキパターンを前記基材に転写する第２の印刷工程と、を備え、
   前記第１の印刷工程及び前記第２の印刷工程において、前記基材上に設けられるインキパターンが、いずれもドクターの長さ方向に対して垂直なインキパターンを備えていることを特徴とする印刷方法。
2. 前記インキが導電性インキであることを特徴とする請求項１記載の印刷方法。
3. 前記第１の印刷工程において前記基材上に形成した前記インキパターンと、前記第２の印刷工程で前記基材に形成した前記インキパターンとが直角に交差していることを特徴とする請求項１又は２記載の印刷方法。

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