(57)【要約】    【課題】  パッド印刷機において、インキ容器からのインキの漏れ出しの阻止と、印版とインキ容器との間のスムーズな相対移動とを実現させつつ、インキパターン形成ユニットつまり印版とインキ容器のリングブレードとを長寿命化することを課題とする。    【解決手段】  インキパターンに対応する印刷パターン成形部を有する印版の上面と、インキ容器の下端の開口部周縁に備えられたリングブレード４１ｂの先端面４１ｂ′とに、フェムト秒レーザを使用してサブミクロンオーダの微細周期構造ｍ２を形成する。【選択図】    図６
2006256186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定パターンに形成されたインキをパッドを介して被印刷物に転写するパッド印刷機におけるインキパターン形成ユニットであって、
前記インキパターンに対応する印刷パターンが上面に設けられた印版と、
該印版に押し付けられた状態で相対移動することによって内部に保持されたインキを前記印刷パターンに塗布するインキ容器の下端の開口部周縁に備えられて、先端面が前記印版の上面に摺接するリング状のブレードとを有し、
前記印版の上面と前記リングブレードの先端面の少なくとも一方に、フェムト秒レーザを使用してサブミクロンオーダの微細周期構造が形成されていることを特徴とするパッド印刷機におけるインキパターン形成ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写パッドを用いたパッド印刷機におけるインキパターン形成ユニットに関し、印刷機器の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形品等に図柄や文字等の印刷を施すために用いられるパッド印刷機は、インキが塗布される印版と被印刷物とを隣接配置して、これら印版と被印刷物との間で転写パッドを所定経路に沿って往復動させるように構成されたものである。
【０００３】
この種のパッド印刷機にはインキ皿式とインキ容器式とがあり、このうちインキ容器式のものは、例えば特許文献１に開示されているように、印版上に下面が開口されたインキ容器を載置し、印版を水平移動させることにより、インキ容器内に保持されたインキを前記印版上に設けられた印刷パターン成形部に塗布する構成とされている。これによれば、インキが外気に触れることがないため、インキに含まれる揮発性溶剤のいたずらな蒸発が抑制されてインキの粘度が一定に保たれる結果、良好な印刷状態が安定的に得られるという利点がある。なお、この特許文献１に開示のパッド印刷機では印版を移動させているが、インキ容器を移動させるパッド印刷機も一般的である。
【０００４】
一方、従来より、機械部品の表面に微細な凹凸加工を施して摺動現象を制御することはよく知られているが、近年になり、例えば特許文献２に、超短パルスを発振するフェムト秒レーザを採用した機械部品の表面の微細加工による前記摺動現象の制御が示唆されている。すなわち、超短パルスレーザを偏光制御して機械部品の表面に照射することにより、その照射領域に偏光方向と直交する方向に沿って配列した細長い突起部を含む周期的な微細構造が形成され、この構造を介した摺動特性の制御が可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−７７９６０号公報
【特許文献２】特開２００３−２１１４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したパッド印刷機では、図１１に示すように、インキ容器Ａの下端の開口部周縁に装着されたリング状のブレードＡ１が、矢印ａ及び二点鎖線で示すように移動する印版Ｂ上を相対移動して、インキ容器Ａ内のインキＩを印版Ｂに設けられた印刷パターン成形部Ｂ１に塗布すると共に、印刷パターン成形部Ｂ１からはみ出たインキＩを掻き取って除去する構成とされている。通常、リングブレードＡ１にはセラミックや超硬合金が、印版Ｂには焼入れ鋼が使用される。
【０００７】
また、インキ塗布工程中のインキ容器ＡからのインキＩの漏れ出しを阻止しつつ、印版Ｂ上の不要なインキＩを良好に掻き取るため、インキ容器Ａは矢印ｂで示すように印版Ｂに適度に押し付けられていると共にリングブレードＡ１及び印版Ｂの摺動面は鏡面仕上げされ、さらに、スムーズな相対移動を維持するため、リングブレードＡ１の印版Ｂ上を摺動する先端は５０〜１００ミクロン程度の薄肉とされている。
【０００８】
その場合に、リングブレードＡ１の先端と印版Ｂとの間の摩擦によってこれらの磨耗や硬いリングブレードＡ１の割れ欠けが生じ、インキパターン形成ユニットを構成するこれら部材Ａ１，Ｂの長寿命化を図る上で問題となる。また、前記磨耗によってインキ容器ＡからインキＩが漏れ出るおそれがあるため、これを防止すべくインキ容器Ａを印版Ｂに強く押し付けると、前述した摩擦が増加して磨耗が加速されるという悪循環を招き、特に高速印刷や長時間印刷を図る上で大きな障害となる。
【０００９】
そして、印刷作業時には、印版Ｂはインキ容器Ａの下方のインキ塗布位置Ｐ１と転写パッドＣの下方の転写位置Ｐ２との間で移動と停止とを繰り返すことになるが、特に停止状態から移動状態に転じるときに、この印版Ｂ上に押し付けられたインキ容器ＡのリングブレードＡ１の移動方向前端側が印版Ｂに片当りして、これら部材Ａ１，Ｂの不規則な磨耗、印版Ｂのスムーズな移動の阻害、あるいはリングブレードＡ１の損傷、さらにはこれらに起因したインキＩの漏れ出し等が増幅される可能性がある。
【００１０】
この問題を解消するには、例えばリングブレードＡ１の先端面に機械加工で微細な凹凸や溝等を設けることで、リングブレードＡ１と印版Ｂとの間の摩擦を軽減することが考えられるが、その場合には前記加工に熟練や手間を要し、またそれだけに品質も安定し難いという問題がある。そのような現状に鑑みて、本願発明者は、前述したフェムト秒レーザ技術に着目し、その適用の可能性について鋭意研究の結果、以下に説明する本発明を完成させるに至ったのである。
【００１１】
すなわち、本発明は、パッド印刷機において、インキ容器からのインキの漏れ出しの阻止と、印版とインキ容器との間のスムーズな相対移動とを実現させつつ、インキパターン形成ユニットつまり印版とインキ容器のリングブレードとを長寿命化することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載の発明は、所定パターンに形成されたインキをパッドを介して被印刷物に転写するパッド印刷機におけるインキパターン形成ユニットであって、前記インキパターンに対応する印刷パターンが上面に設けられた印版と、該印版に押し付けられた状態で相対移動することによって内部に保持されたインキを前記印刷パターンに塗布するインキ容器の下端の開口部周縁に備えられて、先端面が前記印版の上面に摺接するリング状のブレードとを有し、前記印版の上面と前記リングブレードの先端面の少なくとも一方に、フェムト秒レーザを使用してサブミクロンオーダの微細周期構造が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、印版の上面とリングブレードの先端面の少なくとも一方に形成された微細な凹凸構造に代表される微細周期構造はサブミクロンオーダであるので、インキ容器に保持されたインキの漏れ出しは良好に阻止される。
【００１５】
そして、サブミクロンオーダの微細周期構造が形成されたことにより、印版とリングブレードとの接触面積の減少、摺動によって生じた微細な削れかすの逃げ場の形成、微細な凹部へのインキや溶剤のトラップ等が相俟って、印版、リングブレード間の摩擦が低減される。その結果、印版、リングブレード間、ひいては印版、インキ容器間の相対移動がスムーズになるだけでなく、印版やリングブレードの磨耗が抑制されるため、インキの漏れ出しを防止すべくインキ容器を印版に強く押し付ける必要がなくなり、前述した悪循環が回避されて印版やリングブレードの長寿命化が図られ、高速印刷や長時間印刷が可能となる。
【００１６】
その場合、１０−１５〜１０−１３秒程度の超短パルスを発振するフェムト秒レーザは加工に際して熱拡散をもたらさないので、レーザ光が照射された箇所のみ寸法精度よく加工され、前記微細周期構造の形成にとりわけ効果的となり、しかも、常時安定した品質の加工表面が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係るパッド印刷機について説明する。
【００１８】
図１〜３に示すように、このパッド印刷機１は、機台１１と、該機台１１の後部に立設されて上部が前方に突出する側面視で逆Ｌ字形の本体フレーム１２とを有し、これらに主たる構成要素として転写パッド移動機構１３、印版移動機構１４、インキ容器支持機構１５、及びワーク支持機構１６が組み付けられている。なお、以降の説明においては特に断らない限り、このパッド印刷機１の正面視で手前側を「前」、奥方側を「後」とする。
【００１９】
次に、主たる構成要素について詳しく説明する。
【００２０】
転写パッド移動機構１３は、所定パターンに形成されたインキをワーク（被印刷物）Ｗに転写するための転写パッド２１を転写位置Ｐ２と印刷位置Ｐ３との間で前後上下に移動させるためのもので、本体フレーム１２の前記突出部内に架設された前後に延びるガイドロッド２２と、該ロッド２２にスライド自在に支持されたスライド部材２３と、前記ロッド２２に平行に架設されて前記スライド部材２３が螺合されたネジ軸２４と、該ネジ軸２４を回転させるモータ２５とを有する。
【００２１】
また、スライド部材２３にはシリンダ２６が支持されており、該シリンダ２６から垂下して進退するロッド２６ａの先端に、前記転写パッド２１が取り付けられている。これにより、モータ２５によってネジ軸２４が所定方向に回転すると、スライド部材２３ひいては転写パッド２１が、図２における実線で示す位置つまり転写位置Ｐ２の上方と二点鎖線で示す位置つまり印刷位置Ｐ３の上方との間を移動すると共に、これら各位置Ｐ２，Ｐ３で昇降する。
【００２２】
印版移動機構１４は、上面に前記インキパターンに対応する印刷パターン形成部３１ａが設けられた焼入れ鋼製の印版３１をインキ塗布位置Ｐ１と転写位置Ｐ２との間でスライド自在に支持するもので、取付台３２と、該取付台３２を介して前後に延びるレール部材３３と、該レール部材３３に係合する係合部材３４と、該係合部材３４に支持されるスライド台３５とを有し、該スライド台３５の上面に前記印版３１が支持されている。
【００２３】
そして、特徴的なこととして、図４に示すように、前記印版３１の印刷パターン形成部３１ａが設けられた上面３１′には、フェムト秒レーザを使用して前後方向に直線状に延びるサブミクロンオーダの微細周期構造ｍ１つまり微細な凹凸構造が設けられている。
【００２４】
また、図１〜３に示すように、機台１１の上面にシリンダ３６が取り付けられており、該シリンダ３６の前後に進退するロッド３６ａの先端に、前記スライド台３５における前端近傍の一方の側部から垂下するブラケット３７Ａが連結されている。一方、前記スライド台３５における前端近傍の他方の側部から垂下するブラケット３７Ｂに当接部材３８が設けられていると共に、機台１１の上面前端部には、前記当接部材３８に当接することによってスライド台３５の前進を規制するショックアブソーバを用いたストッパ部材３９が立設されている。これにより、シリンダ３６のロッド３６ａが進退すると、ブラケット３７Ａひいては印版３１が、図２における実線で示す位置つまりインキ塗布位置Ｐ１と二点鎖線で示す位置つまり転写位置Ｐ２との間を矢印ａで示すように移動する。
【００２５】
インキ容器支持機構１５はインキ塗布位置Ｐ１に設置され、下面が開口されたインキ容器４１を前記印版３１の上面３１′に押し付けて支持するもので、該インキ容器４１の外周面に取り付けられた加圧リング４２と、前端が該加圧リング４２に連結されると共に後端が本体フレーム１２に枢着されて前後に延びる一対のアーム部材（図２に一方のみ示す）４３，４３とを有する。
【００２６】
図５に示すように、インキ容器４１は、略円筒状の容器本体４１ａと該容器本体４１ａの下端の開口部周縁に突出状態で取り付けられたリング状のセラミック製のブレード４１ｂとを有して、内部にインキＩを保持するもので、特徴的なこととして該リングブレード４１ｂの印版３１の上面３１′に摺接する先端面４１ｂ′は、厚みが約５０ミクロンとされると共に、フェムト秒レーザを使用して図６に示すように前後方向に直線状に延びるサブミクロンオーダの微細周期構造ｍ２つまり微細な凹凸構造が設けられている。この場合、リングブレード４１ｂは印版３１と協働してインキパターン形成ユニットを構成する。なお、図面を用いた説明上、図６では先端面４１ｂ′の厚みを意図的に厚くして示している。
【００２７】
そして、図１〜３に示すように、前記アーム部材４３，４３の中間部に設けられたバネ台４４，４４と本体フレーム１２に設けられたバネ受け部材４５，４５との間に、前記バネ台４４，４４ひいてはインキ容器４１を下向きに付勢するバネ４６，４６が介設されている。これにより、インキ容器４１は矢印ｂで示すように印版３１に適度に押し付けられることになる。
【００２８】
ワーク支持機構１６は印刷位置Ｐ３に設置され、ワークＷを前後左右に移動可能に支持するもので、機台１１の前部に突設された延長台５１と、該延長台５１上に設けられた前後左右に移動可能な受台５２とを有する。
【００２９】
ここで、フェムト秒レーザを使用した微細加工装置の一例について説明する。
図７に示すように、フェムト秒チタンサファイアレーザ発振器Ｌで発振されたレーザ光は、エネルギ減衰器Ｍ、メカニカルシャッタＮ、及び対物レンズＲ等の適宜の光学機構を介して、可動ステージＳに固定された例えばリングブレード４１ｂの先端面４１ｂ′に照射されて、直線偏光のレーザ光の照射箇所に前述した微細周期構造ｍ２が形成される。なお、前記レーザ光は、パルス幅１００ｆｓ、中心波長８００ｎｍ、繰返周波数１ｋＨｚのものである。
【００３０】
次に、このパッド印刷機１の作用について説明する。
【００３１】
まず、印刷パターン形成部３１ａがインキ容器４１の下方の位置つまりインキ塗布位置Ｐ１から前方の転写位置Ｐ２に移動するように、印版３１がスライドしたのち停止する過程で、印刷パターン形成部３１ａにインキ容器４１内のインキＩが塗布される。なお、停止中及び移動中、インキ容器４１は印版３１の上面３１′に適度に押し付けられている。
【００３２】
インキＩが塗布された印刷パターン形成部３１ａが転写位置Ｐ２に移動して停止すると、転写位置Ｐ２の上方に待機する転写パッド２１が下降して、印版３１の印刷パターン形成部３１ａに押し付けられて、該転写パッド２１に印刷パターンを構成するインキＩが写し取られる。
【００３３】
そして、前記転写パッド２１は一旦上昇すると共に印刷位置Ｐ３の上方に前進したのち下降して、受台５２に支持されたワークＷに押し付けられて、転写パッド２１からワークＷにインキＩが転写される。これにより、ワークＷに所定の印刷パターンが印刷されることになる。
【００３４】
以上のように構成したことにより、印版３１の上面３１′とリングブレード４１ｂの先端面４１ｂ′とに形成された微細周期構造ｍ１，ｍ２つまり微細な凹凸構造はサブミクロンオーダであるので、インキ容器４１に保持されたインキＩの漏れ出しは良好に阻止される。
【００３５】
そして、サブミクロンオーダの微細周期構造ｍ１，ｍ２が形成されたことにより、印版３１とリングブレード４１ｂとの接触面積の減少、摺動によって生じた微細な削れかすの逃げ場の形成、微細な凹部へのインキＩや溶剤のトラップ等が相俟って、印版３１、リングブレード４１ｂ間の摩擦が低減される。その結果、印版３１、リングブレード４１ｂ間、ひいては印版３１、インキ容器４１間の相対移動がスムーズになるだけでなく、印版３１やリングブレード４１ｂの磨耗が抑制されるため、インキＩの漏れ出しを防止すべくインキ容器４１を印版３１に強く押し付ける必要がなくなり、従来懸念されていた摩擦の増加、磨耗の進行、インキＩの漏れ出し、強い押し付け、そして摩擦のさらなる増加といった悪循環が回避されて印版３１やリングブレード４１ｂの長寿命化が図られ、高速印刷や長時間印刷が可能となる。
【００３６】
その場合、１０−１５〜１０−１３秒程度の超短パルスを発振するフェムト秒レーザは加工に際して熱拡散をもたらさないので、レーザ光が照射された箇所のみ寸法精度よく加工され、前記微細周期構造ｍ１，ｍ２の形成にとりわけ効果的となり、しかも、常時安定した品質の加工表面が得られる。
【００３７】
なお、本発明は、具体的に詳述した前記実施の形態に限定されることはなく、本発明の趣旨に沿うものであればよい。
【００３８】
例えば、前記パッド印刷機１は印版３１がスライドする構成であったが、インキ容器４１が移動するように構成されたものであってもよい。
【００３９】
また、前記リングブレード４１ｂの先端面４１ｂ′に設けられた微細周期構造ｍ２は一方向を向いた直線状のものであったが、例えば図８に示すように放射状でもよく、図９に示すように同心円状でもよく、図１０に示すようにクロス状でもよく、さらには図示しないがランダムな方向を向いていてもよい。そして、微細周期構造ｍ２は連続状でも不連続状でもよい。なお、図８〜１０においても、リングブレード４１ｂの先端面４１ｂ′の厚みを意図的に厚くして示している。
【００４０】
一方、前記印版３１の上面３１′に形成された微細周期構造ｍ１は一方向を向いた直線状のものであったが、図示を省略するものの、これについても前記図１０に示したようなクロス状としてもよく、また、ランダムな方向を向いていてもよい。そして、この場合にも、微細周期構造ｍ１は連続状でも不連続状でもよい。
【００４１】
また、前記印版３１の上面３１′と前記リングブレード４１ｂの先端面４１ｂ′とにサブミクロンオーダの微細周期構造ｍ１，ｍ２を形成したが、いずれか一方のみで前述した効果が十分得られる場合には、他方を省略してもよい。
【００４２】
そして、前記リングブレード４１ｂをセラミック製としたが、超硬合金製としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上説明したように、本発明によれば、パッド印刷機において、インキ容器からのインキの漏れ出しの阻止と、印版とインキ容器との間のスムーズな相対移動とを実現させつつ、インキパターン形成ユニットつまり印版とインキ容器のリングブレードとを長寿命化することができる。すなわち、本発明は、転写パッドを用いたパッド印刷機に関し、印刷機器の技術分野に広く好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係るパッド印刷機の正面図である。
【図２】同じく一部を破断した側面図である。
【図３】図２のＩＩ−ＩＩ線による拡大矢視図である。
【図４】フェムト秒レーザを使用して印版の上面に形成された直線状の微細周期構造を幾分模式的かつ誇張して示す図である。
【図５】インキ容器の側面図である。
【図６】リングブレード単体を先端側から見た図で、フェムト秒レーザを使用してリングブレードの先端面に形成された微細周期構造を幾分模式的かつ誇張して示す。
【図７】フェムト秒レーザを使用した微細加工装置例を説明するためのブロック図である。
【図８】フェムト秒レーザを使用してリングブレードの先端面に形成された放射状の微細周期構造を幾分模式的かつ誇張して示す図６に相当する図である。
【図９】同じく同心円状の微細周期構造を示す図である。
【図１０】同じくクロス状の微細周期構造を示す図である。
【図１１】従来のパッド印刷機における問題を説明するための要部を抜粋した側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１          パッド印刷機
２１        転写パッド
３１        印版
３１′      上面
３１ａ      印刷パターン成形部
４１        インキ容器
４１ｂ      リングブレード
４１ｂ′    先端面
Ｉ          インキ
Ｌ          フェムト秒チタンサファイアレーザ発振器
ｍ１        微細周期構造（印版側）
ｍ２        微細周期構造（リングブレード側）
Ｗ          ワーク（被印刷物）
【図１】
2006256186.tif 000003
【図２】
2006256186.tif 000004
【図３】
2006256186.tif 000005
【図４】
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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９】
2006256186.tif 000011
【図１０】
2006256186.tif 000012
【図１１】
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