JPWO2014020863A1 - グラビアオフセット印刷用凹版および印刷配線基材 - Google Patents

Abstract

グラビアオフセット印刷用凹版および印刷配線基材を提供する。ドクターなどの跳ね上がりやインキの取り出し不良を防止し、インキ漏れ、ピンホール、パターン欠けがない印刷配線基材を安定的に供給する。配線パターンを形成するためのパターン部を備えるグラビアオフセット印刷用凹版２１０は、そのパターン部２１１のうち、印刷方向の終端に位置するパターン部２１２の形状が略円弧状である。また、パターン部のうち、印刷方向の始端に位置するパターン部の形状が略円弧状である。

Description

本発明は、グラビアオフセット印刷に用いられる凹版、及びこの凹版を用いたグラビアオフセット印刷によって形成された配線パターンを備える印刷配線基材に関する。

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、情報系さまざまな分野における工業製品の製造方法として、グラビアオフセット印刷を用いるケースが増加している。グラビアオフセット印刷とは、印刷対象物の表面に各種インキ、樹脂、導電ペーストなどの各種の粘度の高い塗布材料を用いて、広範囲に高解像力、高寸法精度のある優れた画像を安定的に印刷するための技術である。

一般的なグラビアオフセット印刷の工程を図１に示す。グラビアオフセット印刷は、ガラス、樹脂、金属などで作製されたグラビアオフセット印刷用凹版１０１のパターン部１０４内に、ドクター、スキージまたはスクレーパー１０３によってインキ１０２を充填する工程（工程１）と、そのパターン部１０４内にインキ１０２が充填されたグラビアオフセット印刷用凹版１０１上に、表面をシリコーンなどの樹脂で形成された転写層１１２を備える転写体１１１を接触させながら回転させ、転写層１１２上にインキ皮膜１１３を転移させる工程（工程２）と、転写体１１１を被印刷体１２１に圧着し、転写層１１２上に残るインキ皮膜１１３の印刷パターン１２２を被印刷体１２１に転写する工程（工程３）を具備する転写印刷法である。このグラビアオフセット印刷は、被印刷体の表面に各種インキ、樹脂、導電ペーストなどの粘度の高い塗布材料を高解像、高寸法精度で、広範囲に印刷することが可能である。

グラビアオフセット印刷により、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の導配線、電磁波シールド、タッチパネル用の信号取出し配線等を、導電性インキ、導電性ペースト等を用いて、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル、ガラス等からなる基材上に広範囲の面積に高精細に印刷する場合、下記のような機能が要求される。
［１］広範囲に均一かつ安定した高精細な細線の印刷を可能にすること。
［２］被印刷体に印刷された細線が、断線、ショートしないこと。
［３］安定した膜厚の細線を印刷できること。

上記の機能を有するグラビアオフセット印刷を用いて細線のパターンを量産するためには、インキ剥離性を有する転写層上に、凹版が備える所望のパターン部内部に満たされたインキを確実に転移させることが必要となる。また、無断線の細線のパターンを形成するには、予めドクター、スキージまたはスクレーパーなどで所望のパターン部内部にインキを充填し、そのパターン部内部に満たされたインキ面を平滑にし、インキ剥離性の転写層を有する転写体との圧着時に、そのインキ面が均等に転写体と接触することが必要である。

上記の機能を達成するために、例えば、引用文献１には、厚膜印刷、特に微細画像、あるいはベタ像など、ピンホール、断線をきらうパターン形成において、オフセット方式による重ね刷りを採用することにより、細線の不連続、版の目詰まりによるピンホール、印刷パターンの伸び縮みを防止することが記載されている。

特開昭５５−５８５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、重ね塗りをすることで工程や操作が煩雑になる。また、特許文献１には、凹版のパターン部内部に充填されたインキ面を平滑にし、そのインキ面を均等に転写体に接触させ、確実に転写層上へ転移させる手段について、具体的には開示されていない。一方、印刷しようとする配線パターンに鋭角部が存在すると、その鋭角部に対応する凹版のパターン部内部へインキを充填するときにドクターなどが鋭角部に引っかかることによって、ドクターなどが跳ね上がり、凹版からのインキ漏れが起こる。また、凹版のパターン部内部への転写体の転写層の入り込み不足により、インキを確実に転移させることができずインキの取り出し不良が発生する。この課題は、グラビアオフセット印刷において、高精細な細線のパターンを形成しようとするほど顕著になる。

そこで、本発明は、ドクターなどの跳ね上がりやインキの取り出し不良を防止し、インキ漏れ、ピンホール、パターン欠けがない印刷配線基材を安定的に供給することを目的とする。

上記の課題を解決するための手段として、本発明の一局面は、配線パターンを形成するためのパターン部を備えるグラビアオフセット印刷用凹版であって、パターン部のうち、印刷方向の終端または始端に位置するパターン部の形状が略円弧状であることを特徴とするグラビアオフセット印刷用凹版である。

また、上記パターン部の幅が１０μｍ以上５ｍｍ以下であり、パターン部の曲率半径が１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。

また、本発明の他の局面は、グラビアオフセット印刷によって形成された配線パターンを備える印刷配線基材であって、配線パターンのうち、印刷方向の終端または始端に位置する配線パターンの形状が略円弧状であることを特徴とする印刷配線基材である。

また、上記配線パターンの幅が１０μｍ以上５ｍｍ以下であり、配線パターンの曲率半径が１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。

本発明のグラビアオフセット印刷用凹版を用いることで、ドクターなどの跳ね上がりやインキの取り出し不良を防止し、インキ漏れ、ピンホール、パターン欠けがない印刷配線基材を形成することが可能になる。特に、より細い配線パターンになるにつれて本発明のグラビアオフセット印刷用凹版の効果は顕著化するため、微細な配線パターンの形成に適している。

図１は、本発明のグラビアオフセット印刷の工程図である。 図２は、本発明のグラビアオフセット印刷用凹版の一実施形態を示した上面図である。 図３は、本発明のグラビアオフセット印刷用凹版の一実施形態を示した上面図である。 図４は、実施例に係るグラビアオフセット印刷用凹版を示した上面図である。 図５は、比較例に係るグラビアオフセット印刷用凹版を示した上面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の実施形態は、以下に記載する実施形態に限定されうるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の実施形態の範囲に含まれうるものである。

［グラビアオフセット印刷用凹版について］
本発明の実施形態に係るグラビアオフセット印刷の工程について、前述の一般的なグラビアオフセット印刷の工程図である図１を参照しながら説明する。

まず、図１の工程１に示すように、グラビアオフセット印刷用凹版１０１上にインキ１０２を乗せ、ドクター、スキージまたはスクレーパー１０３にてインキ１０２を一定の圧力で図中の矢印の方向に転がしながらグラビアオフセット印刷用凹版１０１上を移動させることで、グラビアオフセット印刷用凹版１０１のパターン部１０４内にインキ１０２を充填する。

この際、グラビアオフセット印刷用凹版１０１のパターン部１０４は、幅が１０μｍから５ｍｍ程度、好ましくは４０μｍから７００μｍ、より好ましくは１００μｍから４００μｍ、また、深さが５μｍから２０μｍ程度の溝によって形成される。また、溝と溝との間の距離は１０μｍから１００μｍ程度、好ましくは２０から５０μｍである。ここで、パターン部のうち、印刷方向の終端に位置するパターン部に鋭角部が存在すると、鋭角部でドクターなどのインキ充填刃が跳ね上がり、インキ漏れを起こしてしまう。これにより、パターン部の鋭角部近傍に島状の不良が発生する。

そこで、本発明のグラビアオフセット印刷用凹版のパターン部は、例えば、図２に示すように、パターン部２１１を備えるグラビアオフセット印刷用凹版２１０を用いてＹ方向にドクターを移動させる場合、パターン部２１１のうちのＹ方向の終端部２１２が円弧状になっている。これによりドクターの跳ね上がりを防止することが可能となり、印刷方向の終端に位置するパターン部の近辺に発生する島状の不良を低減することができる。

パターン部２１１のうちのＹ方向の終端部２１２の形状は、ドクターの跳ね上がりを防止することが可能となる、円弧状、角を丸くした形状、楕円弧状など任意の曲線で構成された略円弧状であることが好ましい。また、パターン部２１１のうちのＹ方向の終端部２１２の形状が略円弧状の場合、その曲率半径（Ｒ）は、１０μｍから２００μｍであることが好ましく、２０μｍから１５０μｍであることがより好ましい。例えば、図２に示す例の場合、パターン部２１１のうちのＹ方向の終端部２１２が円弧状であるから、終端部２１２を構成する曲線全体の曲率半径（Ｒ）が１０μｍから２００μｍであることが好ましく、２０μｍから１５０μｍであることがより好ましい。また、パターン部２１１のうちのＹ方向の終端部２１２が角を丸くした形状である場合、終端部２１２を構成する曲線のうち、丸くした角の曲率半径（Ｒ）が１０μｍから２００μｍであることが好ましく、２０μｍから１５０μｍであることがより好ましい。

また、パターン部２１１のうちのＹ方向の終端部２１２の形状は、グラビアオフセット印刷用凹版２１０の上面の形状が円弧状となっている。一方、パターン部２１１のうちのＹ方向の終端部２１２の側断面の形状は、特に限定されず、角部が約９０度で構成された形状、角部が鈍角で構成された形状、角を丸くして略円弧状で構成された形状などが挙げられる。

ここで、印刷方向とは、転写体の転写層表面に転移させたインキ皮膜を被印刷体に転写するときの転写体の移動方向のことをいう。この印刷方向は、グラビアオフセット印刷用凹版のパターン部に充填されたインキを転写体の転写層表面に転移させるときの転写体の移動方向と同じである。また、グラビアオフセット印刷用凹版のパターン部の印刷方向の終端とは、転写体の移動方向の最も下流側に配置された凹部の位置のことをいう。言い換えると、転写体と最後に接触するグラビアオフセット印刷用凹版の凹部の位置のことをいう。なお、この終端を、終端部と称することもある。

また、グラビアオフセット印刷用凹版１０１はその表面が平滑であることが望ましい。これにより、凹版表面へのインキ漏れを起こすことなく印刷をすることが可能である。また、ドクターなどの欠けなども抑制することができる。ここで、グラビアオフセット印刷用凹版１０１の表面とは、グラビアオフセット印刷用凹版１０１におけるドクター、スキージまたはスクレーパー１０３と接触する表面、又は、グラビアオフセット印刷用凹版１０１のパターン部１０４（溝）の内側表面のことをいう。なお、グラビアオフセット印刷用凹版１０１の表面は、粗面研磨加工、鏡面研磨加工、超精密研磨加工（ラッピングやポリシング）によって平滑にすることができる。

グラビアオフセット印刷用凹版１０１のパターン部１０４の形成方法としては、エッチング法、電鋳法、サンドブラスト法などが挙げられる。これらの形成方法による加工性という点から、グラビアオフセット印刷用凹版１０１はガラス又は銅、ニッケルなどの金属であることが望ましい。また、表面にクロムやカーボンによる耐擦性皮膜を形成している事が望ましい。

また、ドクタ一、スキージまたはスクレーパー１０３には、グラビアオフセット印刷用凹版１０１のパターン部１０４内にインキ１０２を充填しかつグラビアオフセット印刷用凹版１０１上のインキ１０２を掻き取る必要があることから、ある程度のしなりが求められる。よって、ドクタ一、スキージまたはスクレーパー１０３は、ステンレスなどの金属、またはウレタンなどの樹脂、セラミックであることが望ましい。

次に、図１の工程２に示すように、転写層１１２を有する転写体１１１を、パターン部１０４にインキ１０２が充填されたグラビアオフセット印刷用凹版１０１上で回転及び移動させて、グラビアオフセット印刷用凹版１０１のパターン部１０４内のインキ１０２を転写層１１２に転写し、転写層１１２上にインキ皮膜１１３が形成される。転写層１１２を形成する材料としては、公知の材料を用いることができるが、その中でもシリコーンゴムが望ましい。

この際に、ピンホール、パターン欠けがない配線パターンを形成するためには、転写層１１２の表面とグラビアオフセット印刷用凹版１０１のパターン部１０４に充填されたインキ１０２面とが接触面内で均等に接している必要がある。しかしながら、印刷方向の始端に位置するパターン部に鋭角部が存在すると、鋭角部近傍において転写体の転写層がパターン部内部に落ち込めず、インキ取り出し不良によるピンホールやパターン欠けが発生する。

そこで、本発明のグラビアオフセット印刷用凹版のパターン部は、例えば、図３に示すように、パターン部３１１を備えるグラビアオフセット印刷用凹版３１０を用いてＹ方向に転写体を移動させる場合、パターン部３１１のうちのＹ方向の始端部３１２が角を丸くした形状になっている。これにより、転写体の転写層がパターン部内部に十分に落ち込むため、インキ取り出し不良を軽減することができる。

パターン部３１１のうちのＹ方向の始端部３１２の形状は、インキ取り出し不良を軽減することが可能となる、円弧状、角を丸くした形状、楕円弧状など任意の曲線で構成された略円弧状、または八角形など多角形の一部で構成された形状であることが好ましい。また、パターン部３１１のうちのＹ方向の始端部３１２の形状が略円弧状の場合、その曲率半径（Ｒ）は、１０μｍから２００μｍであることが好ましく、２０μｍから１５０μｍであることがより好ましい。例えば、図３に示す例の場合、パターン部３１１のうちのＹ方向の始端部３１２が角を丸くした形状であるから、始端部３１２を構成する曲線のうち、丸くした角の曲率半径（Ｒ）が１０μｍから２００μｍであることが好ましく、２０μｍから１５０μｍであることがより好ましい。また、パターン部３１１のうちのＹ方向の始端部３１２が円弧状である場合、始端部３１２を構成する曲線全体の曲率半径（Ｒ）が１０μｍから２００μｍであることが好ましく、２０μｍから１５０μｍであることがより好ましい。

また、パターン部３１１のうちのＹ方向の始端部３１２の形状は、グラビアオフセット印刷用凹版３１０の上面の形状が角を丸くした形状となっている。一方、パターン部３１１のうちのＹ方向の始端部３１２の側断面の形状は、特に限定されず、角部が約９０度で構成された形状、角部が鈍角で構成された形状、角を丸くして略円弧状で構成された形状などが挙げられる。

ここで、グラビアオフセット印刷用凹版のパターン部の印刷方向の始端とは、転写体の移動方向の最も下流側に配置された凹部の位置のことをいう。言い換えると、転写体と最初に接触するグラビアオフセット印刷用凹版の凹部の位置のことをいう。なお、この始端を、始端部と称することもある。

最後に、図１の工程３に示すように、被印刷体１２１上に転写体１１１を転がしインキ皮膜１１３を転写することで印刷パターン１２２が形成され、印刷配線基材が得られる。なお、本発明において、グラビアオフセット印刷用凹版のパターン部は、印刷方向の終端部または始端部の形状が略円弧状であることが特徴であり、それ以外の部分、例えば、パターン部の印刷方向の終端部および始端部を結ぶ中心部が、印刷方向の終端部または始端部と比べて幅が狭い形状や曲がった形状であってもよく、また、中心部から単数または複数のパターンが枝分かれしている形状であってもよい。

［印刷配線基材について］
本発明の印刷配線基材は、上述の本発明のグラビアオフセット印刷用凹版を用いたグラビアオフセット印刷によって作製される。まず、本発明のグラビアオフセット印刷用凹版のパターン部に充填されたインキを転写体の転写層上に転移させる。次いで、形成されたインキ被膜を基材上に転写させることで、基材上に印刷パターンを形成する。

基材上に形成された印刷パターンは、そのうち、印刷方向の終端に位置する配線パターンの形状が略円弧状である。このように、本発明の印刷配線基材は、印刷方向の終端に位置する配線パターンの形状が略円弧状なので、インキ漏れによる島状の不良のない高精細な配線パターンを備える。なお、配線パターンの形状は、グラビアオフセット印刷用凹版のパターン部の形状に相当するから、配線パターンの幅は、１０μｍから５ｍｍ程度、好ましくは４０μｍから７００μｍ、より好ましくは１００μｍから４００μｍである。また、印刷パターンのうちの印刷方向の終端に位置する配線パターンの形状が略円弧状の場合、その曲率半径（Ｒ）は、１０μｍから２００μｍであることが好ましく、２０μｍから１５０μｍであることがより好ましい。

また、基材上に形成された印刷パターンは、そのうち、印刷方向の始端に位置する配線パターンの形状が略円弧状である。このように、本発明の印刷配線基材は、印刷方向の始端に位置する配線パターンの形状が略円弧状なので、ピンホール、パターン欠けがない高精細な配線パターンを備える。なお、配線パターンの形状は、グラビアオフセット印刷用凹版のパターン部の形状に相当するから、配線パターンの幅は、１０μｍから５ｍｍ程度、好ましくは４０μｍから７００μｍ、より好ましくは１００μｍから４００μｍである。また、印刷パターンのうちの印刷方向の始端に位置する配線パターンの形状が略円弧状の場合、その曲率半径（Ｒ）は、１０μｍから２００μｍであることが好ましく、２０μｍから１５０μｍであることがより好ましい。

まず、テスト用のパターン部を備えるグラビアオフセット印刷用凹版を２種類用意した。図４に実施例に係るグラビアオフセット印刷用凹版の概略を示す。実施例用のグラビアオフセット印刷用凹版４１０は、縦が１２０ｍｍ、横が１２０ｍｍ、高さが３ｍｍのガラスを用いて、エッチングにてパターン部４１１を形成したものである。パターン部４１１の幅は３００μｍである。パターン部４１１の深さは１０μｍである。印刷方向（Ｙ方向）の始端部４１２と終端部４１３は円弧状になっている。

次に、図５に比較例に係るグラビアオフセット印刷用凹版を示す。比較例に係るグラビアオフセット印刷用凹版５１０は、縦が１２０ｍｍ、横が１２０ｍｍ、高さが３ｍｍのガラスを用いて、エッチングにてパターン部５１１を形成したものである。パターン部５１１の幅は３００μｍである。パターン部５１１の深さは１０μｍである。印刷方向（Ｙ方向）の始端部５１２と終端部５１３は鋭角で構成されている。

この２種類のグラビアオフセット印刷用凹版を用いて、ポリエチレンテレフタレート基材上に導電性銀ペーストによる配線パターンを形成するために、グラビアオフセット印刷を行った。

ポリエチレンテレフタレート基材は、厚さが１８８μｍ、縦が１２０ｍｍ、横が１２０ｍｍのものを使用した。また、導電性銀ペーストとして、レオロジー測定装置を用いて測定した粘度が角速度１０ｒａｄ／秒において、９．５Ｐａ．ｓであるインキを使用した。また、インキ剥離性の転写体は、金陽社製のシリコーンゴムを主体とするゴム硬さ（ＪＩＳ Ａ）４５°、ゴム厚さ０．６ｍｍの素材を円筒に巻いたものを使用した。また、ドクターは、ＭＤＣ社製ドクターブレードのレギュラータイプを使用した。

グラビアオフセット印刷装置は、一般に使用されている印刷装置を使用した。印刷条件は、ドクター速度を５０ｍｍ／秒、転写体速度を５０ｍｍ／秒とし、転写体とグラビアオフセット印刷用凹版の接触幅、転写体とポリエチレンテレフタレート基材の接触幅は一律で１０ｍｍとした。

実施例、比較例の印刷配線基材は、以下の工程により作製した。まず、用意したグラビアオフセット印刷用凹版８１０のパターン部に上記導電性銀ペーストをドクターによって充填した。次に、インキが充填されたグラビアオフセット印刷用凹版上で、グラビアオフセット印刷用凹版の印刷方向（Ｙ方向）に上記転写体を回転及び移動させて、シリコーンゴム上に導電性銀ペーストの皮膜を形成した。最後に、導電性銀ペーストの皮膜が形成された転写体をポリエチレンテレフタレート基材の印刷方向に回転及び移動させて、ポリエチレンテレブタレート基材上に導電性銀ペーストの皮膜を転写し、配線パターンを形成した。

上記条件において、実施例と比較例に係るそれぞれのグラビアオフセット印刷用凹版にてグラビアオフセット印刷を行い、実施例、比較例の印刷配線基材を各２０枚作製した。実施例の印刷配線基材の配線パターンにはピンホールやインキ漏れが無く、配線パターンは良好な形状であった。一方、比較例の印刷配線基材配線パターンには印刷方向の始端にピンホール、終端にインキ漏れによる島状異常が確認された。

本発明のグラビアオフセット印刷用凹版を用いることで、ピンホールや島状異常の無い良好な配線パターンを備えた印刷配線基材を作製することが可能である。

１０１ グラビアオフセット印刷用凹版
１０２ インキ
１０３ ドクター、スキージまたはスクレーパー
１０４ パターン部
１１１ 転写体
１１２ 転写層
１１３ インキ皮膜
１２１ 被印刷体
１２２ 印刷パターン
２１０ グラビアオフセット印刷用凹版
２１１ パターン部
２１２ 終端部
３１０ グラビアオフセット印刷用凹版
３１１ パターン部
３１２ 始端部
４１０ グラビアオフセット印刷用凹版
４１１ パターン部
４１２ 始端部
４１３ 終端部
５１０ グラビアオフセット印刷用凹版
５１１ パターン部
５１２ 始端部
５１３ 終端部

Claims (4)

1. 配線パターンを形成するためのパターン部を備えるグラビアオフセット印刷用凹版であって、
   前記パターン部のうち、印刷方向の終端または始端に位置するパターン部の形状が略円弧状であることを特徴とするグラビアオフセット印刷用凹版。
2. 前記パターン部の幅が１０μｍ以上５ｍｍ以下であり、前記パターン部の曲率半径が１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のグラビアオフセット印刷用凹版。
3. グラビアオフセット印刷によって形成された配線パターンを備える印刷配線基材であって、
   前記配線パターンのうち、印刷方向の終端または始端に位置する配線パターンの形状が略円弧状であることを特徴とする印刷配線基材。
4. 前記配線パターンの幅が１０μｍ以上５ｍｍ以下であり、前記配線パターンの曲率半径が１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の印刷配線基材。

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