JPH0717017A - オフセット印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度，高速なオフセット印刷装置を提供す
る。 【構成】 基台１と、この基台１上を往復動するステー
ジ２と、このステージ２上に設けられた位置調節自在の
版定盤６およびワーク定盤７と、基台１上方に設けられ
たブランケット胴３と、ステージを移動させる中空体の
ボールネジ１３と、平板または凹版のアライメントマー
クを光学装置４ａ，４ｂで読み取り平板等の位置調整を
行う移動アライメント装置４と、ボールネジ１３の中空
体に冷却液を循環せしめる冷却液循環装置５３とを備
え、印刷回数に無関係に確実にアライメントマークを光
学装置が読み取れるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オフセット印刷装置に
係り、特に凹版上のパターンをブランケット胴を介して
ワーク上に転写するようにしてＬＣＤ用のカラーフィル
タ等を製造する場合に好適なオフセット印刷装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＣＤ用のカラーフィルタは、ガ
ラスからなる透明基板上にＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれの精細
パターンを順次印刷して製造する。このＬＣＤカラーフ
ィルタの画線部を形成する方法としては、平板オフセッ
ト印刷法あるいは凹版オフセット印刷法が高精度で低コ
ストであることから多用されている。この場合、Ｒ，
Ｇ，Ｂの各パターンの真直性，位置精度が要求され、ま
た、Ｒ，Ｇ，Ｂのインクを順次印刷する際にはパターン
の整合性が要求される。

【０００３】従来の、この種のオフセット印刷装置とし
ては、図７に示すタイプのものがある。即ち、従来のオ
フセット印刷装置Ｍｏは、基台１００を有し、この基台
１００上にステージ１０１が支持されている。このステ
ージ１０１中央の上方には支持フレーム１０７に取り付
けられたブランケット胴１０２が設けられ、モータ１０
３の回転に応じて前記ブランケット胴１０２が前後に移
動するようになっている。前記ステージ１０１上には凹
版Ｐを載置するための版定盤１２０と、ガラス板からな
るワークＷを載置するためのワーク定盤１２１が配設さ
れている。前記基台１００の側面の上部にはガイドレー
ル１０４が設けられ、このガイドレール１０４に沿って
スライダ１０５が摺動し、このスライダ１０５は前記支
持フレーム１０７に固着されている。この支持フレーム
１０７の下部はボールネジ１０６に係合し、このボール
ネジ１０６は前記モータ１０３の回転がベルトＢを介し
て伝達されることによって回転する。

【０００４】前記ステージ１０１の左右両側にはラック
１０９とベアラー１１０が設けられ、これらラック１０
９とベアラー１１０にそれぞれ対応して、前記ブランケ
ット胴１０２の左右にピニオン１０８とベアラー１１１
が設けられている。そして、ベアラー１１０とベアラー
１１１とが当接した状態でラック１０９とピニオン１０
８が噛合し、しかもラック１０９とピニオン１０８との
噛合高さが凹版Ｐ及びワークＷの高さと同一になって、
ブランケット胴１０２が往復動するようになっている。

【０００５】そして、Ｒ，Ｇ，Ｂ用のそれぞれのパター
ンを順次ワーク上に印刷し、ＬＣＤ用のカラーフィルタ
を製造している。しかしながら、かかる従来のオフセッ
ト印刷装置Ｍ₀ は、前記ブランケット胴１０２がステー
ジ１０１上を往復動するようになっており、かかる「ブ
ランケット移動型」の移動体（ブランケット胴，スライ
ダ等）のＬ／Ｄ［Ｌは移動体の印刷方向長さ（スライダ
１０５の印刷方向長さ）、Ｄは移動体の移動方向に垂直
な幅（ガイドレール１０４，１０４（但し、一方のみ図
示）間の長さ）］が約０．５となり、この数値では、こ
の種のオフセット印刷装置の印刷精度の大きな要因とな
るヨーイング（Yawing）が悪くなる。なお、一般に、ヨ
ーイングを良好に保つには移動体のＬ／Ｄは、１．５程
度の値が必要とされ、Ｌ／Ｄ＜１．５の場合はヨーイン
グが悪くなるとされている。また、移動体の重心が、摺
動面（リニアガイド面、ベアラー面）を基準として考え
た場合に高くなり、位置決め精度が劣る原因となってい
る。

【０００６】また、従来のオフセット印刷装置Ｍ₀ は、
ラック１０９とピニオン１０８の係合によってブランケ
ット胴１０２の回転と移動をするようになっている。そ
のため、前記回転と移動の同期精度は、歯車のピッチと
歯型精度に大きく依存し、また、バックラッシュの影響
を受け、前記同期精度を上げるには高価な歯車を必要と
する。

【０００７】更に、従来のオフセット印刷装置Ｍ₀ は、
ブランケット胴の上下動の支持は、機構的に固定された
ベアラーの接触により行われている。そのため、ブラン
ケット胴全長に渡って均一な接触を保つこと、およびワ
ークの厚みのバラツキまたはワーク表面のうねりへの追
従が困難である。

【０００８】そこで、本願出願人は、先にかかる問題点
を解決した刷版から被印刷体へブランケット胴を介して
繰り返し行う印刷を、高い位置合せ精度で行うことが可
能なオフセット印刷装置を提案した（特願平０５−０５
３４６６号）。

【０００９】この提案に係るオフセット印刷装置は、基
台上を往復動するステージと、このステージ上に設けら
れた位置調節自在な凹版載置用の版定盤と、ステージ上
に設けられた位置調節自在なワーク載置用のワーク定盤
と、ステージ移動用のステージモータと、ブランケット
胴回転用のブランケット胴モータと、ステージモータと
ブランケット胴モータを個別に制御する制御装置とを備
えて構成した。更に、前記制御装置はステージモータと
ブランケット胴モータの個別制御をセミクローズド制御
方式で制御し、ステージの精密な位置決めのためにステ
ージモータの出力をボールネジを介してステージに伝達
し、版定盤の版とワーク定盤上のワーク基板とのアライ
メントマークＡＭ（図８参照）を光学的に検知し、前記
版定盤およびワーク定盤を移動させて前記版およびワー
ク基板を基準位置に移動するようにしていた。

【００１０】このように構成すると、移動体となるステ
ージの移動量，位置決め精度，ヨーイング等の精度の向
上が図られ、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の印刷を行う場
合、各色間の整合性の良好な高精度，高品質のＬＣＤカ
ラーフィルタを製造できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
構成のオフセット印刷装置を繰り返し使用すると、図９
に示すように、前記アライメントマークＡＭが光学装置
（アライメントカメラ）の視野Ｒの外になり、アライメ
ントマークＡＭを検出することができなくなり、アライ
メント不良（位置検出不能）となることがあった。かか
る現象の発生理由は、オフセット印刷装置の繰り返し使
用によりボールネジとボールナット（係合部材）との摩
擦熱およびモータ自身の発熱等によりボールネジが熱膨
脹を起こすため、ボールネジの指令回転数量以上にステ
ージの移動量が増加するためである。

【００１２】そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなさ
れたものであり、印刷を繰り返し行っても、高い位置合
せ精度で印刷を行うことが可能なオフセット印刷装置を
提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、基台と、この基台上を往復動するステージ
と、該ステージ上に設けられ位置調節自在な平板または
凹版載置用の版定盤と、前記ステージ上に設けられ位置
調節自在なワーク載置用のワーク定盤と、前記基台上方
のステージと対応する位置に設けられたブランケット胴
と、前記ステージ移動用のステージモータと、該ステー
ジモータの出力を前記ステージに伝達するためのボール
ネジと、前記基台の所定位置に固定され前記平板または
凹版とワークとのアライメントマークを検知する光学装
置と、該光学装置が検知した値に基づき前記ワーク定盤
と版定盤との相対位置を可変する移動アライメント装置
と、を備えたオフセット印刷装置であって、前記ボール
ネジは、冷却液を流入せしめる中空体からなる。

【００１４】

【作用】ステージ上のワーク定盤と版定盤とにガラス板
状のワークと凹版とをそれぞれ固定し、凹版上にはイン
クを供給し、ステージを移動させながら供給されたイン
クを凹版の画線部に充填し、余分なインクを掻き取り、
この凹版画線部に充填されたインクをステージの移動及
びブランケット胴を回転させながら、ブランケット胴の
周面のブランケットに転写し、ついで連続的にステージ
を移動させつつブランケット胴に転写された凹版上のパ
ターンをワーク上に転写する。

【００１５】このように、「ステージ移動型」にするこ
とにより前述のＬ／Ｄ（図１に示すように、ステージ移
動型の場合は、Ｌはステージの移動距離［両端の摺動駒
１６，１６間の距離）であり、Ｄは左右のリニアガイド
１５，１５の幅］）が約３となり、印刷装置の精度の大
きな要因となるヨーイングを減少させる。また、ステー
ジ移動型の場合、移動体（この場合はステージ）の重心
高さを、ステージとリニアガイドの摺動面の高さとほぼ
同一にすることが可能となり、位置決め精度の向上を図
ることができる。

【００１６】また、版，ワークのアライメントマーク位
置を光学的に検知し、版，ワークが所定位置になるよう
に、ステージ上に設けられた位置調節自在な凹版載置用
の版定盤と、前記ステージ上に設けられた位置調節自在
なワーク載置用のワーク定盤を移動させることにより、
印刷毎の版とワークの相対位置を同じにすることができ
る。このアライメントマークの検知に際しては、それま
での印刷回数に応じた摩擦熱等によりボールネジが伸び
るおそれがある。しかし、ボールネジの中空体に冷却液
を流入せしめてボールネジの発熱を抑制しているので、
ボールネジが伸びることがない。従って、印刷回数に無
関係に確実にアライメントマークが検知されるので、印
刷毎の版とワークの相対位置を一致させることができ
る。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。図１に示すように、本発明のオフセット
印刷装置Ｍ₁ は矩形をなす基台１を有し、この基台１上
にはステージ２が往復動可能に設けられている。前記基
台１の長手方向中央部上方にはブランケット胴３が回転
自在に設けられている。前記ステージ２上には凹版Ｐを
載置するための版定盤６が設けられ、この版定盤６に並
列に、ガラス板であるワークＷを載置するためのワーク
定盤７が配設されている。なお、前記両定盤６，７は表
面に多数の小孔を備え、真空引により各定盤６，７上に
凹版ＰおよびワークＷを吸着保持するようにしている。

【００１８】前記ブランケット胴３に隣接して凹版Ｐ上
に供給されたインキのうち、余分なものを拭き取り且つ
凹版Ｐの画線部にインクを充填するためのドクター装置
２６が上下動可能に設けられると共に、このドクター装
置２６に隣接して前記凹版Ｐ上にインクを供給するため
の上下動可能なディスペンサー装置２７が設けられてい
る。

【００１９】このディスペンサー装置２７に隣接して前
記ワークＷ上に形成されたアライメントマークＡＭ及び
前記凹版Ｐ上に形成されたアライメントマークＡＭをそ
れぞれ光学的に検出して前記ワークＷと凹版Ｐとの相対
的位置関係を強制するためのアライメント装置４が設け
られている。前記アライメント装置４は左右に配設され
たＣＣＤカメラを含む光学装置４ａ，４ｂを含み、これ
ら光学装置４ａ，４ｂは上述したようにワークＷあるい
は凹版ＰのアライメントマークＡＭをそれぞれ２台のＣ
ＣＤカメラにより検出して相互の位置関係を判断し、図
３に示すように、版定盤６及びワーク定盤７を、それぞ
れＸ座標用，Ｙ座標用，θ用のパルスモータ４１，４
２，４３を駆動させて調節する。

【００２０】ブランケット胴３の両側端は、転写を所定
圧力で行うための定圧装置１１によって支持され、ま
た、この定圧装置１１によって前記ブランケット胴３の
高さ位置が調整される。

【００２１】前記基台１の端面にはステージモータ１２
が設けられ、このステージモータ１２にはボールネジ１
３が連結され、このボールネジ１３はステージ２の裏側
に設けられた係合部材１４，１４に螺合している。前記
ボールネジ１３は、図２に示すように、右端部から左端
部にかけて流通路１３ａが形成され、ボールネジ１３の
右端部には、軸方向端面から冷却液を流入する流入側シ
ーリング部材６１が配設され、ボールネジの左端部に
は、ボールネジ１３の周側面から冷却液を排出する排出
側シーリング部材５４が配設されている。前記流入側シ
ーリング部材６１は、ボールネジ１３が嵌入されたベア
リング６２と、冷却液をシールするためのシール材６３
を備えている。また、前記排出側シーリング部材５４
は、ボールネジ１３が嵌入されたベアリング５５と、冷
却液をシールするためのシール材５６を備えている。そ
して、冷却水を強制的に循環せしめる冷却水循環装置５
３の出口側がパイプ５２を介して前記流入側シーリング
部材６１に接続され、前記冷却水循環装置５３の入口側
がパイプ５１を介して前記排出側シーリング部材５４に
接続されている。そして、矢印Ｘ₁ 方向から送水された
冷却水は、周囲をシールされた空間部６４を介して流通
路１３ａに流れ込み、吹き出し口１３ｂから吹き出され
て矢印Ｘ₂ 方向に流れだし、冷却水循環装置５３へと戻
る。

【００２２】また、前記基台１の両側上面には、リニア
ガイド１５，１５が長手方向に配設され、このリニアガ
イド１５には前記ステージ２の左右の下面に設けられた
摺動駒１６，１６が摺動自在に係合している。そして、
前記ステージモータ１２が回転すると、ステージ２は左
右に摺動する。

【００２３】また、前記ブランケット胴３の一側には変
速機１８を介してブランケットモータ１７が設けられ、
このブランケットモータ１７によって前記ブランケット
胴３が回転される。前記ブランケットモータ１７及びス
テージモータ１２は、図２に示すように、制御装置４０
に接続され、この制御装置４０によって個別に制御され
る。ここに、前記ステージ２の往復動と、ブランケット
胴３の回転位置とは同期させる必要があるが、上述のよ
うにステージモータ１２とブランケットモータ１７とを
制御装置４０によって個別に制御すれば、ステージ２の
移動とブランケット胴３の回転とを正確に同期させるこ
とが可能となる。なお、ステージ２の動きとブランケッ
ト胴３との回転位置の同期は、目標指令値とモータの角
転量の差を求め、その差を零にするように制御する、い
わゆるセミクローズド制御によって行なわれている。

【００２４】前記ブランケット胴３は、前記定圧装置１
１により支持されている。即ち、定圧装置１１は、前記
ブランケット胴３の左右端に回転軸２３を有し、この回
転軸２３はエヤシリンダ２０によって支持板２２を介し
てフローテイング支持されて構成されている。なお、前
記定圧装置１１はブランケット胴３の左右に設けられて
いるが、図ではその片側のみが示されている。前記エア
シリンダ２０は前記基台１の側面に固着された支持フレ
ーム２１上に支持され、エアシリンダ２０への圧搾空気
の供給は前記制御装置４０によってコントロールされ
る。また、前記支持板２２の下方には位置決め棒２４が
設けられ、この位置決め棒２４はブランケット胴３の基
準高さ位置を設定する。また、前記支持板２２は基台１
の側板上に突出形成されたフレームＦに上下動可能に設
けられている。

【００２５】このように、定圧装置１１によって前記ブ
ランケット胴３をフローティング支持すると、図４に示
すように、前記ワークＷあるいは凹版Ｐの表面Ｓがうね
っていたり、あるいはワークＷまたは凹版Ｐの厚さが異
なる場合には、それらの表面Ｓの高さ位置に応じて前記
ブランケット胴３が上下動しつつブランケットが接触す
ることとなり、常にブランケット胴３のブランケットの
凹み量すなわち押し込み量が均一化され、ワークＷある
いは凹版Ｐとの接触が均一となり、定圧印刷が可能とな
り安定した高精度印刷が可能となる。

【００２６】次に、本発明のオフセット印刷装置Ｍ₁ の
動作を、(1) 一般的印刷動作（図５）、(2) ボールネジ
の伸び抑制に分けて説明する。(1) 一般的印刷動作 図５（Ａ）は初期状態を示し、版定盤６上には凹版Ｐが
吸着固定され、ワーク定盤７上にはワークＷが吸着固定
されている。このとき、ブランケット胴３とドクター装
置２６及びディスペンサー装置２７の両方は持ち上げら
れている。次に、この状態でステージモータ１２が駆動
されてボールネジ１３が回転され、ステージ２が、図５
（Ｂ）に示すように、図上左側に移動する。この際、前
記アライメント装置４によってワークＷと凹版Ｐとの相
対的位置関係が調整される。

【００２７】次いで、図５（Ｃ）に示すように、ステー
ジモータ１２が逆転してステージ２が図上右側へ移動す
る。このとき、前記ディスペンサー装置２７が下降して
先ず凹版Ｐ上にインクが供給され、このインク供給が終
了するとディスペンサー装置２７は上昇し、次いでステ
ージ２はドクターリング開始点へ移動し、ドクター装置
２６が凹版Ｐ上の余分なインクを掻き取り、凹版の画線
部にインクを充填する。前記ドクター装置２６による凹
版Ｐ上のインク掻き取りが終了すると、ドクター装置２
６は直ちに上昇し、ワークＷの通過を許す。次いで、図
５（Ｄ）に示すように、前記凹版Ｐがブランケット胴３
に近づくとブランケット胴３が下降して、凹版Ｐ上のパ
ターンがブランケット胴３の周面のブランケットに転写
される。次いで、図５（Ｅ）に示すように、ワークＷが
ブランケット胴に接触し、ブランケット胴３の周面のブ
ランケット上のパターンがワークＷ上に転写される。そ
の後、図５（Ｆ）に示すように、ステージ２は基準位置
に帰り、ワークＷがワーク定盤７から取り外されて収納
される。このように１サイクルが終った後にワーク定盤
７には新たなワークＷが供給され、前述と同様な操作が
行なわれる。

【００２８】上述の操作においては、前記制御装置４０
は、図５（Ｃ），（Ｄ）において、凹版Ｐ上のインクを
ブランケット胴３に転写する場合には、比較的低速でブ
ランケット胴３及びステージ２を駆動せしめ、ブランケ
ット胴３の周面のパターンをワークＷ上に転写する場合
には（図５（Ｅ））、比較的高速でステージ２及びブラ
ンケット胴３を駆動せしめる。例えば、凹版Ｐ上からブ
ランケット胴３にパターンを転写する場合には１７ｍｍ
／ｓｅｃの速度でステージ２及びブランケット胴３を駆
動せしめ、ワークＷ上への転写の際には１００ｍｍ／ｓ
ｅｃの速度でブランケット胴３及びステージ２を駆動せ
しめる。

【００２９】このように速度を調整することによってブ
ランケット胴３上のインクが完全にワークＷ上に転移さ
れることが判明している。これは、前記インキ・ブラン
ケット界面、インキ・ガラス界面の強度あるいはインキ
強度の転移速度による変化に基づくものと思われる。

【００３０】なお、従来のオフセット印刷装置（図７）
と本発明のオフセット印刷装置（図１）との比較実験に
より、次の結果が得られた。従来のオフセット印刷装置 ブランケット移動（印刷方向１２００ｍｍに対して） a) 蛇行量 １４０μｍ b) Ｙａｗｉｎｇ ５０秒 c) 印圧方向変位 ６０μｍ d) Pitching ２０秒 e) ブランケット位置精度 ±４０μｍ本発明のオフセット印刷装置 a) ステージ繰り返し位置決め（上記蛇行量に対応） ±３．３２μｍ b) Ｙａｗｉｎｇ １．７２秒 c) ステージ上下動（上記印圧方向変位に対応） ２．９２μｍ d) 真直度（上記ブランケット位置精度に対応） ３．７２μｍ また、前記図５（Ａ）〜（Ｆ）の工程において、凹版を
赤色用（Ｒ）、緑色用（Ｇ）、青色用（Ｂ）の順に交換
して印刷すれば、カラー印刷が可能となる。(2) ボールネジの伸び抑制 オフセット印刷装置Ｍ₁ は、前記図５（Ａ）〜（Ｆ）に
示す印刷過程を１サイクルとして、複数回の印刷を繰り
返すことが可能である。この印刷の繰り返しの間に、ス
テージモータ１２で回転駆動されるボールネジ１３が係
合部材（ボールナット）１４と係合して発熱し、更にス
テージモータ１２自身が発熱する。これらの熱によりボ
ールネジ１３が、その軸方向に伸びてしまう。

【００３１】そのため、前述の如く（図９参照）、アラ
イメントマークＡＭが光学装置の視野範囲Ｒから外れて
しまい、凹版ＰまたはワークＷの位置調整ができない。
しかし、本発明によればボールネジ１３には常に所定温
度の冷却水が循環しているので、ボールネジ１３が熱膨
脹を起こすことがない。従って、図６に示すように、ア
ライメントマークＡＭは、常に光学装置の視野範囲Ｒか
ら外れることがないので、確実に凹版ＰまたはワークＷ
の位置調整を実行することができる。

【００３２】なお、本実施例では版として凹版を使用し
た場合について説明したが、平板についても本発明を適
用できるのは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成したので、
移動体となるステージの蛇行量，位置決め精度，ヨーイ
ング等の精度の向上が図ることができる。また、印刷回
数が多くなってもボールネジが冷却されているので熱膨
脹を起こさず、光学装置で確実にアライメントマークを
検知することができ、版とワークの相対的な位置合わせ
を確実に行うことができる。その結果、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色
の印刷をする場合には、ワーク上に事前に形成されたブ
ラックマトリクスとの相対位置，各色間の整合性の良好
な高精度，高品質のＬＣＤカラーフィルタを製造できる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオフセット印刷装置の実施例の概略説
明図である。

【図２】前記実施例におけるボールネジの冷却装置を示
す図である。

【図３】前記実施例の制御装置の概略構成図である。

【図４】前記実施例において定圧印刷の詳細な状態を示
す説明図である。

【図５】前記実施例の作用説明図である。

【図６】前記実施例においてアライメントマークＡＭが
視野内に入った状態を示す図である。

【図７】従来のオフセット印刷装置の斜視図である。

【図８】前記オフセット印刷装置に使用する凹版および
ワークに記されたアライメントマークＡＭを示す図であ
る。

【図９】前記アライメントマークＡＭが光学装置の視野
から外れた状態を示す図である。

【符号の説明】

ＡＭ…アライメントマーク Ｐ…凹版 Ｒ…光学装置の視野 Ｗ…ワーク １…基台 ２…ステージ ３…ブランケット胴 ４…アライメント装置 ４ａ，４ｂ…光学装置 ６…版定盤 ７…ワーク定盤 １２…ステージモータ １３…ボールネジ ４０…制御装置 ５３…冷却水循環装置 ５４…排出側シーリング部材 ６１…流入側シーリング部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台と、この基台上を往復動するステー
   ジと、該ステージ上に設けられ位置調節自在な平板また
   は凹版載置用の版定盤と、前記ステージ上に設けられ位
   置調節自在なワーク載置用のワーク定盤と、前記基台上
   方のステージと対応する位置に設けられたブランケット
   胴と、前記ステージ移動用のステージモータと、該ステ
   ージモータの出力を前記ステージに伝達するためのボー
   ルネジと、前記基台の所定位置に固定され前記平板また
   は凹版とワークとのアライメントマークを検知する光学
   装置と、該光学装置が検知した値に基づき前記ワーク定
   盤と版定盤との相対位置を可変する移動アライメント装
   置と、を備えたオフセット印刷装置であって、 前記ボールネジは、冷却液を流入せしめる中空体からな
   ることを特徴とするオフセット印刷装置。