(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
版体から転写された転写部を基材に塗工する転写ロールを有する塗工装置において、
前記転写ロールが、ＦＲＰ、カーボンファイバー、又は、樹脂製であり、
前記転写ロールを回転させるダイレクトドライブモータよりなる第１のモータと、
前記転写ロールの回転中に、前記第１のモータのトルクの３０〜７０％のブレーキトルクをかける第１のブレーキと、
前記転写ロールを前記転写体から前記基材まで直線移動させるリニアモータと、
前記リニアモータによる直線移動力に対し３０〜７０％のブレーキ力をかけるリニアブレーキと、
を有することを特徴とする塗工装置。
【請求項２】
前記版体が版体ロールであり、
前記版体ロールが、ＦＲＰ、カーボンファイバー、又は、樹脂製であり、
前記版体ロールを回転させるダイレクトドライブモータよりなる第２のモータと、
前記版体ロールの回転中に、前記第２のモータのトルクの３０〜７０％のブレーキトルクをかける第２のブレーキと、
有することを特徴とする請求項１に記載の塗工装置。
【請求項３】
前記基材が長尺状であって、前記基材がバックアップロールによって搬送され、
前記バックアップロールが、ＦＲＰ、カーボンファイバー、又は、樹脂製であり、
前記バックアップロールを回転させるダイレクトドライブモータよりなる第３のモータと、
前記バックアップロールの回転中に、前記第３のモータのトルクの３０〜７０％のブレーキトルクをかける第３のブレーキと、
有することを特徴とする請求項１又は２に記載の塗工装置。
【請求項４】
前記版体が、板状である、
ことを特徴とする請求項１又は３に記載の塗工装置。
【請求項５】
前記基材が、板状である、
ことを特徴とする請求項２又は４に記載の塗工装置。
【請求項６】
前記第１のブレーキ、前記第２のブレーキ、又は、前記第３のブレーキが、パウダーブレーキ、電磁ブレーキ、マグネットブレーキ、又は、ディスクブレーキである、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の塗工装置。
【請求項７】
前記版体に塗工液を塗工する塗工部をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の塗工装置。
【請求項８】
前記転写ロールの表面に塗工液を塗工する塗工部をさらに有し、
前記塗工部によって前記塗工液が塗工された前記転写ロールに前記版体を接触させて転写部を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、印刷法によりフォトリソグラフィ品質に近い高画像品質を得るための塗工装置が提案されている。
【０００３】
例えば、オフセット印刷機においてブラケットを平板に貼り付け平板上に保持し、背後に加圧機を設け印刷版又は基板に基準端面から順次圧着し、順次剥離する塗工装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３２７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような塗工装置においては、数百μｍ〜数ｎｍ程度の塗工を行う所謂、ナノプリントを行うことができないという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ナノプリントを行うことができる塗工装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、版体から転写された転写部を基材に塗工する転写ロールを有する塗工装置において、前記転写ロールが、ＦＲＰ、カーボンファイバー、又は、樹脂製であり、前記転写ロールを回転させるダイレクトドライブモータよりなる第１のモータと、前記転写ロールの回転中に、前記第１のモータのトルクの３０〜７０％のブレーキトルクをかける第１のブレーキと、前記転写ロールを前記転写体から前記基材まで直線移動させるリニアモータと、前記リニアモータによる直線移動力に対し３０〜７０％のブレーキ力をかけるリニアブレーキと、を有することを特徴とする塗工装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ナノプリントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態の第１工程の塗工装置の側面図である。
【図２】塗工装置の電気的構成である。
【図３】転写ロール正面図である。
【図４】転写ロール側面図である。
【図５】第２工程の塗工装置の側面図である。
【図６】第３工程の塗工装置の側面図である。
【図７】第４工程の塗工装置の側面図である。
【図８】第５工程の塗工装置の側面図である。
【図９】第２の実施形態の塗工装置の側面図である。
【図１０】第３の実施形態の塗工装置の側面図である。
【図１１】第４の実施形態の塗工装置の側面図である。
【図１２】第５の実施形態の塗工装置における転写ロールに塗工液を塗工する説明図である。
【図１３】塗工液が塗工された転写ロール１４に版体６６によって転写部を形成する図である。
【図１４】転写ロールによって転写部を基材にナノプリントする図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態の塗工装置１０について、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の第１の実施形態の塗工装置１０について、図１〜図８に基づいて説明する。
【００１２】
本実施形態の塗工装置１０は、長尺状の基材１にナノプリントを行う装置である。なお、本明細書において「ナノプリント」とは、数百μｍ〜数ｎｍ程度の範囲の転写を行うプリントをいう。
【００１３】
また、ナノプリントの対象となる長尺状の基材１としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニール、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ガラス強化ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶性ポリマー、フッ素樹脂、ポリアレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリアミドビスマレイミド、ポリビスアミドトリアゾール等の熱硬化性樹脂、及びこれらを２種以上ブレンドした材料を用いたものである。
【００１４】
また、本実施形態では、ナノプリントとして、グラビア印刷を例にして説明する。
【００１５】
（１）塗工装置１０の構造
塗工装置１０の構造について図１〜図３に基づいて説明する。
【００１６】
塗工装置１０は、図１に示すように、版体ロール１２、転写ロール１４、バックアップロール１６とを有する。
【００１７】
版体ロール１２、転写ロール１４、及び、バックアップロール１６は、回転自在に配され、版体ロール１２とバックアップロール１６との間の上方を転写ロール１４が直線運動する。
【００１８】
水平方向に配された版体ロール１２は、ＦＲＰ、カーボンファイバー、又は、樹脂などよりなるロールの表面にクロムメッキを施し、その表面にグラビアロール版３８が刻設されているものであって、その直径は１００〜５００ｍｍである。グラビアロール１２の一方の回転軸には、ダイレクトドライブモータ（以下、単に「ＤＤモータ」という）よりなる第２のモータ１８が取り付けられ、この第２のモータ１８により版体ロール１２が回転する。第２のモータ１８には、第２のエンコーダ２０が取り付けられている。また、グラビアロール１２の他方の回転軸には、第２のブレーキ２２が取り付けられている。この第２のブレーキ２２は、例えば、パウダーブレーキ、電磁ブレーキ、マグネットブレーキ、又は、ディスクブレーキであって、回転中の版体ロール１２に対し一定のブレーキトルクを掛ける。
【００１９】
水平方向に配された転写ロール１４は、ＦＲＰ、カーボンファイバー、又は、樹脂よりなるロールの表面にゴムを巻き付けたものであって、その直径は版体ロール１２と同じ寸法である。転写ロール１４の一方の軸には、ＤＤモータよりなる第１のモータ２６が取り付けられ、この第１のモータ２６にも第１のエンコーダ２８が取り付けられている。また、転写ロール１４の他方の軸には第１のブレーキ３０が取り付けられている。この第１のブレーキ３０は、第２のブレーキ２２と同じ構成である。また、この転写ロール１４は、版体ロール１２からバックアップロール１６まで直線移動する構造を有するが、それについては後から詳しく説明する。
【００２０】
水平方向に配されたバックアップロール１６は、ＦＲＰ、カーボンファイバー、又は、樹脂よりなるロールの表面にクロムメッキが施され、その直径は版体ロール１２と同じ寸法である。バックアップロールは、長尺状の基材を搬送するものである。バックアップロール１６の一方の軸には、ＤＤモータよりなる第３のモータ３２が取り付けられ、この第３のモータ３２にも第３のエンコーダ３４が取り付けられている。また、バックアップロール１６の他方の軸には第３のブレーキ３６が取り付けられている。この第３のブレーキ３６は、第２のブレーキ２２と同じ構成である。
【００２１】
版体ロール１２の下方には、版体ロール１２に塗工液を塗工するためのダイよりなる塗工部６４が設けられている。
【００２２】
（２）転写ロール１４の直線移動の構造
次に、転写ロール１４を直線移動させる構造について図３及び図４に基づいて説明する。
【００２３】
転写ロール１４は、図３に示すように、左右一対の支持腕４４，４４に回動自在に架設され、一方の支持腕４４に第１のモータ２６と第１のエンコーダ２８が取り付けられ、他方の支持腕４４に第１のブレーキ３０が取り付けられている。この左右一対の支持腕４４は、左右一対の台車４６から立設されたものであり、これら台車４６，４６は、支持台４８の上に設けられたリニアレール５０を介して図４に示すように、前後方向に移動自在となっている。また、これら支持台４８の下部には、リニアモータ５２がそれぞれ設けられ、左右一対のリニアモータ５２によって左右一対の台車４６がリニアレール５０に沿って前後方向に直線移動する。
【００２４】
左右一対の台車４６，４６の間には、連結部５４が架設され、この連結部５４には、図４に示すように、無端状のタイミングベルト５６が設けられている。この無端状のタイミングベルト５６は、支持台４８の前端部と後端部にそれぞれ設けられたスプロケット５８，６０に掛け渡されている。スプロケット６０には、このスプロケット６０の回転に対してブレーキトルクを掛けるリニアブレーキ６２が設けられている。このリニアブレーキ６２は、第２のブレーキ２２と同じ構成である。
【００２５】
リニアモータ５２，５２が作動すると、左右一対の支持台４８がリニアレール５０に沿って直線移動する。このときに、タイミングベルト５６も連結部５４が移動することにより移動するが、スプロケット５８にリニアブレーキ６２が設けられているため、リニアモータ５２に対する直線移動力に対し、リニアブレーキ６２が３０〜７０％のブレーキ力を掛ける。
【００２６】
（３）塗工装置１０の電気的構成
次に、塗工装置１０の電気的構成について図２に基づいて説明する。
【００２７】
第１のモータ２６、第１のエンコーダ２８、第２のモータ１８、第２のエンコーダ２０、第３のモータ３２、第３のエンコーダ３４及びリニアモータ５２は、コンピュータよりなる制御部４２に接続されている。
【００２８】
制御部４２は、第２のモータ１８、第１のモータ２６及び第３のモータ３２を同じ回転速度Ｗで回転させている。この回転速度Ｗは、例えば、基材１の走行速度Ｖが６ｍ／分である場合には、毎分５〜６回転である。そして、制御部４２は、第１のモータ２６、第２のモータ１８及び第３のモータ３２がＤＤモータであるため、これらのモータ１８，２６，３２が同じ回転速度Ｗで、かつ、一定の回転速度Ｗになるように位置制御を行い、正確に位置制御を行われているか否かを第１のエンコーダ２８、第２のエンコーダ２０、及び第３のエンコーダ３４からのパルス信号によって監視している。
【００２９】
また、制御部４２は、リニアモータ５２を作動させ、転写ロール１４を直線移動させる。
【００３０】
（４）塗工装置１０の動作状態
塗工装置１０の動作状態について図面に基づいて説明する。
【００３１】
第１の工程（初期工程）において、図１に示すように、制御部４２は、版体ロール１２、転写ロール１４、バックアップロール１６の回転を停止させ、版体ロール１２の上方に転写ロール１４が位置するように、リニアモータ５２によって版体ロール１２を移動させる。そして、制御部４２は、版体ロール１２と転写ロール１４の位置決めを行う。このときに、塗工部６４から塗工を開始される位置に、版体ロール１２のグラビア版３８の最初の位置を合わる。
【００３２】
第２の工程において、図５に示すように、制御部４２は、版体ロール１２のみを回転速度Ｗで回転させつつ、グラビア版３８に塗工部６４から塗工液２４を塗工する。そして、制御部４２は、グラビア版３８の最初の位置が転写ロール１４の位置にくると、転写ロール１４に転写が開始される。
【００３３】
第３工程において、図６に示すように、制御部４２は、版体ロール１２のグラビア版３８に塗工された塗工液２４を全て転写ロール１４に転写して転写部４０を形成するまで、版体ロール１２と転写ロール１４とをそれぞれ回転速度Ｗで回転させる。そして、制御部４２は、この転写が終了すると、版体ロール１２と転写ロール１４の回転を停止させる。
【００３４】
第４工程において、図７に示すように、制御部４２は、リニアモータ５２によって、転写部４０が形成された転写ロール１４をバックアップロール１６の上方まで直線移動させると共に、バックアップロール１６と位置合わせを行う。
【００３５】
第５工程において、図８に示すように、バックアップロール１６を回転させて長尺状の基材１を速度Ｖで移動させる。また、第１のモータ２６によって転写ロール１４を回転させ、その表面にある転写部４０を移動する基材１の表面に転写する。
【００３６】
第６工程において、制御部４２は、転写ロール１４の転写部４０の転写が全て終わると転写ロール１４とバックアップロール１６の回転を停止させ、転写ロール１４を第１の工程に示した初期位置にリニアモータ５２によって復帰させる。また、基材１の搬送は、次の転写が開始されるまで、バックアップロール１６を停止させることにより、その移動を停止させる。
【００３７】
上記のような第１工程から第６工程を繰り返すことにより、長尺状の基材１に対し転写部４０を転写できる。
【００３８】
（５）ナノプリントを行うための対策
塗工装置１０が、数百μｍ〜数ｎｍ程度（例えば、±０．５μｍ以下）程度で転写を行うための対策について説明する。
【００３９】
まず、第１の対策としては、上記したように第１のモータ２６、第２のモータ１８及び第３のモータ３２がＤＤモータであるため、位置制御を行うと正確に同じ回転速度で回転する。しかし、版体ロール１２、転写ロール１４及びバックアップロール１６の慣性力によって回転が揺れて回転精度が落ちてくる可能性がある。特に、ナノプリントにおいては、位置制御で０．３μｍ以下の値に制御しない限り、ナノプリントに必要な±０．５μｍの繰り返し精度が出ない。そのため、以下の対策も講じている。
【００４０】
第２の対策としては、版体ロール１２、転写ロール１４及びバックアップロール１６の慣性力を小さくするため、各ロールの材質を金属ではなく、軽量の材質であるＦＲＰ、カーボンファイバー、又は、樹脂によって形成している。これによって、各ロールの慣性力が小さくなり、回転精度を上げることができる。
【００４１】
第３の対策としては、版体ロール１２に第２のブレーキ２２、転写ロール１４に第１のブレーキ３０、バックアップロール１６に第３のブレーキ３６を取り付けている点である。そして、版体ロール１２が第２のモータ１８によって回転中においては、第２のブレーキ２２によって第２のモータ１８の回転トルクの３０〜７０％のブレーキトルクが掛けているので回転の揺れをより少なくできる。転写ロール１４、バックアップロール１６も同様に第１のブレーキ３０と第３のブレーキ３６によって、第１のモータ２６と第３のモータ３２の回転トルクの３０〜７０％のブレーキトルクを掛けているので回転の揺れをより少なくできる。このように、各ロール１２，１４，１６の回転中に一定のブレーキ力が加わり、ゲイン値を大きくすることができ、またコギング等の発生を防止ができる。そのため、回転精度を上げることができる。
【００４２】
第４の対策としては、転写ロール１４を移動させる場合にリニアモータ５２を用いているが、このリニアモータ５２の直線移動力に対しリニアブレーキ６２によって３０％〜７０％のブレーキ力を掛けている。これによって、移動中に一定のブレーキ力が加わり、ゲイン値を大きくすることができ、またコギング等の発生を防止することができる。そのため、直線移動の精度を上げることができる。
【００４３】
以上の第１〜第４の対策により、本実施形態の塗工装置１０は、長尺状の基材１に±０．５μｍ以下の精度のナノプリントを行うことができる。
【００４４】
（６）効果
以上により本実施形態によれば、塗工装置１０によって基材１の表面に数百μｍ〜数ｎｍの精度でナノプリントを行うことができるため、バイオチップ状の流路や、配線基板上の配線、また、液晶基板上の画素形成に対しナノプリントをすることができる。特に、±０．５μｍ以下の塗工を行うことができるため、同じ場所に複数回繰り返して塗工を行う場合でも、その塗工液がずれたりすることが無く、正確に塗工を行うことができる。
【実施例２】
【００４５】
次に、第２の実施形態の塗工装置１０について、図９に基づいて説明する。
【００４６】
第１の実施形態では、転写ロール１４に転写部４０を形成する版体が版体ロール１２であったが、本実施形態では版体ロール１２に代えて、板状の版体６６を用いることに特徴がある。それ以外の構成については、第１の実施形態と同じである。
【００４７】
本実施形態の塗工装置１０においても、第１の実施形態と同様の対策を取ることにより、長尺状の基材１に対しナノプリントを行うことができる。
【実施例３】
【００４８】
次に、第３の実施形態の塗工装置１０について、図１０に基づいて説明する。
【００４９】
本実施形態の塗工装置１０と第１の実施形態の異なる点は、長尺状の基材１ではなく、板状の基材６８にナノプリントを行う点にある。そのため、バックアップロール１６を有しておらず転写ロール１６から直接に板状の基材６８に転写する。これ以外の構成については第１の実施形態と同様である。
【００５０】
本実施形態の塗工装置１０であっても、第１の実施形態と同様の対策を取ることにより、板状の基材６８にナノプリントを行うことができる。
【実施例４】
【００５１】
次に、第４の実施形態の塗工装置１０について、図１１に基づいて説明する。
【００５２】
本実施形態と第２の実施形態の塗工装置１０の異なる点は、第２の実施形態では長尺状の基材１にナノプリントを行っていたが、本実施形態では板状の基材６８にナノプリントを行う点である。すなわち、版体６６と基材６８が共に板状である点である。
【００５３】
本実施形態の塗工装置１０であっても、第１の実施形態と同様の対策を取ることにより、板状の基材６８にナノプリントを行うことができる。
【実施例５】
【００５４】
次に、第５の実施形態の塗工装置１０について、図１２〜図１４に基づいて説明する。
【００５５】
本実施形態と第４の実施形態の塗工装置１０との異なる点は、次の点である。
【００５６】
第４の実施形態の塗工装置１０では、板状の版体６６に塗工液を塗工した後、転写ロール１４を接触させて転写部４０を形成していたが、本実施形態の塗工は次のように行う。
【００５７】
まず、図１２に示すように、転写ロール１４の表面に塗工液を塗工する。転写ロール１４に塗工液２４を塗工する場合には、転写ロール１４の表面にドクターエッジ７２を近接させ、ドクターエッジ７２と転写ロール１４との間に塗工液２４の液溜め部７４を作る。そして、転写ロール１４を回転させることにより、転写ロール１４の表面に均一な厚さで塗工液２４を塗工する。
【００５８】
次に、図１３に示すように、板状の版体６６に接触させて、転写部４０を形成する。
【００５９】
次に、図１４に示すように、転写ロール１４の正面にある転写部４０を板状の基材６８に転写してナノプリントを行う。
【００６０】
本実施形態の塗工装置１０においても、第１の実施形態と同様の対策を取ることにより、ナノプリントを行うことができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、板状の版体６６と板状の基材６８を用いて説明したが、これに限らず第１〜第３の実施形態の塗工装置１０のように、長尺状の基材１にナノプリントしたり、版体ロール１２を用いて転写部４０を形成してもよい。これら何れの場合においても、本実施形態では転写ロール１４に塗工液を塗工する点が第１〜第４の実施形態の塗工装置１０と異なる点である。
【変更例】
【００６２】
上記実施形態では、ナノプリントの例としてグラビア印刷で説明したが、他の印刷方法でも本発明を適用できる。例えば、オフセット印刷法にも適用できる。
【００６３】
また、本実施形態は、次のような塗工方法にも適用できる。第１の実施形態の塗工装置１０に適用した場合について説明する。
【００６４】
まず、版ロール１２の表面に部分的にシリコン層を形成し、撥樹脂機能を有する画線部と親樹脂機能を有する非画線部を形成する。
【００６５】
次に、版ロール１２の全面に樹脂（塗工液）を塗工する。
【００６６】
次に、撥樹脂機能を有する転写ロール１４を版ロール１２に接触させ、画線部上樹脂のみを転写ロール１２上に転写する。
【００６７】
次に、転写ロール１４をバックアップロール１６上に直線移動させる。
【００６８】
次に、転写ロール１４上の画線部上樹脂を長尺状の基材１に転写する。
【００６９】
この塗工方法は、第２〜第４の実施形態の塗工装置１０にも適用できる。
【００７０】
上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１０・・・塗工装置、１４・・・転写ロール、２６・・・第１のモータ、２８・・・第１のエンコーダ、３０・・・第１のブレーキ、５２・・・リニアモータ、６２・・・リニアブレーキ
【図２】
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【図４】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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