(57)【要約】      （修正有）【課題】より理想的で瑕疵のない完全転写を実現し、微細な画像パターンを形成可能でかつ連続印刷が行ないうる印刷装置を提供することにある。【解決手段】印刷装置１は、導電性を有する接地された基材と基材の表面を被覆する帯電層１３とを含む押圧体（圧胴１０）と、導電性を有する接地された円筒状の印刷シリンダー４１と印刷シリンダー４１の外周部に設置された印刷版４２とを含む版胴４０と、押圧体の帯電層１３を帯電させるための電圧印加部と、印刷版４２にインクを供給可能なインク供給部５０を具備する。印刷版４２は弾性を有するシート状の基材４２ａを含み、基材４２ａの表面には、パターン状に配された撥液層よりなる撥液部４２ｃと、撥液層の開口部であって基材４２ａの表面が露出した親液部４２ｂとが形成されており、また押圧体１０の基材と帯電層１３とは電気的に絶縁されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する接地された円筒状の押圧シリンダーと、前記押圧シリンダーの外周部を覆う絶縁層と、前記絶縁層により前記押圧シリンダーから電気的に絶縁された帯電層を少なくとも含む圧胴と、
前記圧胴の前記帯電層を帯電させるための電圧印加部と、
導電性を有する接地された円筒状の印刷シリンダーと、前記印刷シリンダーの外周部に設置された印刷版を少なくとも含む版胴と、
前記印刷版にインクを供給可能なインク供給部と、
を具備する印刷装置であって、
前記印刷版は、弾性を有するシート状の基材を含み、前記基材の表面には、パターン状に配された撥液層よりなる撥液部と、前記基材の表面が露出した親液部とが形成されている、
ことを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
導電性を有する接地された平板状または直方体状の基体と、前記基体の上部を覆う絶縁層と、前記絶縁層により前記基体から電気的に絶縁された帯電層を少なくとも含むステージと、
前記ステージの前記帯電層を帯電させるための電圧印加部と、
導電性を有する接地された円筒状の印刷シリンダーと、前記印刷シリンダーの外周部に設置された印刷版を少なくとも含む版胴と、
前記印刷版にインクを供給可能なインク供給部を具備する印刷装置であって、
前記印刷版は、弾性を有するシート状の基材を含み、前記基材の表面には、パターン状に配された撥液層よりなる撥液部と、前記基材の表面が露出した親液部とが形成されている、
ことを特徴とする印刷装置。
【請求項３】
前記印刷版の前記基材は前記インクの溶媒に膨潤可能であり、前記印刷版の前記撥液層は前記インクの溶媒が浸透しないことを特徴とする請求項１または２に記載の印刷装置。
【請求項４】
前記印刷版の前記基材は、シリコーンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、またはスチレンブタジエンゴムを含んでなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の印刷装置。
【請求項５】
前記インクに対する前記親液部の接触角は、前記インクに対する前記撥液層の接触角より５°以上低いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の印刷装置。
【請求項６】
前記親液部における前記インクの滑落角（θ１）と前記撥液部における前記インクの滑落角（θ２）とから求められるインクの付着力の比（ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ２）が、２以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の印刷装置。
【請求項７】
前記印刷版の前記基材は導電性を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の印刷装置。
【請求項８】
前記印刷版の前記基材は、前記印刷シリンダーを介して接地されていることを特徴とする請求項７に記載の印刷装置。
【請求項９】
前記インク供給部はダイノズルであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の印刷装置。
【請求項１０】
前記インク供給部はインクジェットノズルであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親液部と撥液部を備える印刷版を有する印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品の低コスト化に対応するため、電子部品が備える配線や絶縁層、半導体層等のパターン状の皮膜を印刷法により形成することが試みられている。
【０００３】
印刷法のなかでも、電子部品に求められるような微細な画像パターンを形成可能な技術として、反転オフセット印刷法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
反転オフセット印刷法に用いる装置は一般的に、円筒状のシリンダーと、シリンダー外周部に固定されたシリコーンゴム等からなるブランケットと、ブランケットにインクを供給しインク膜とするインク供給手段と、ブランケット上に形成されたインク膜から非画線部を除去する除去版を具備する。
【０００５】
ブランケットに対して形成されたインク膜は、除去版によって非画線部が転写除去され、所定のパターンが得られる。所定のパターンは、ブランケットから基板等の被印刷体面に転写される。
【０００６】
この技術の優位点は、ブランケットから除去版、ブランケットから被印刷体のいずれにおいても、インクの転移が完全転写として行なわれることにある。すなわち、インク膜は当該パターン部分では全部が除去版や被印刷体に転写され、泣き別れや糸引きが発生しないため、微細パターンが得やすくパターン表面の平坦性も高くなる。
【０００７】
しかしながら反転オフセット印刷法では、印刷後、除去版にインク膜が残るという問題があった。除去版の材料が、しばしば採用されるガラス・金属・樹脂等である場合、残留したインク膜を取り除くには、洗浄液や溶剤といった液体を使用して洗浄する必要があり、連続した印刷を実施する妨げになっていた。
【０００８】
電子部品に求められるような微細な画像パターンを形成可能な印刷法としては、パターン状に形成された疎水性溶媒浸透防止層を有する印刷版を使用する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
この技術では、溶媒に膨潤可能な弾性体を含有する基材と、基材上にパターン状に形成された疎水性溶媒浸透防止層と、疎水性溶媒浸透防止層の開口部の基材表面に形成され、疎水性溶媒浸透防止層よりも親水性が高い親水部とを有する印刷版を除去版として使用する。
【００１０】
シリコーンゴム等からなるブランケットと、ブランケットにインクを供給しインク膜とするインク供給手段が用いられるのは、特許文献１など反転オフセット印刷法と同様である。
【００１１】
疎水性溶媒浸透防止層を有する印刷版を使用する場合でも、印刷後、除去版にインク膜が残る点では同じであるが、除去版の基材をシリコーンゴムとした場合、液体を使用した洗浄によらずとも、例えばクリーニング用基材等によって残留したインク膜を取り除くことが可能である。具体的には、ロールによって導かれたクリーニング用基材を除去版に圧接し、これにインク膜を転移させるなどの機構によって取り除くことが期待できる。
【００１２】
しかしながら、この方法では除去版の疎水性溶媒浸透防止層と親水部の境界部分でインク膜の一部が残りやすいという問題があった。境界部における残留インクの蓄積は、印刷パターンにおける画線部と非画線部の境界の乱れを引き起こし、印刷品質を低下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−２８９３２０号公報
【特許文献２】特開２０１６−１０９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、より理想的で瑕疵のない完全転写を実現し、微細な画像パターンを形成可能でかつ連続印刷が行ないうる印刷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る印刷装置は、導電性を有する接地された基材と当該基材表面を被覆する帯電層とを含む押圧体と、導電性を有する接地された円筒状の印刷シリンダーと当該印刷シリンダーの外周部に設置された印刷版を少なくとも含む版胴と、押圧体の帯電層を帯電させるための電圧印加部と、印刷版にインクを供給可能なインク供給部を具備する。印刷版は弾性を有するシート状の基材を含み、基材の表面には、パターン状に配された撥液層よりなる撥液部と、撥液層の開口部であって基材の表面が露出した親液部とが形成されており、また押圧体の基材と帯電層とは電気的に絶縁されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の印刷装置では、インク膜のパターンはその付着力のみならず静電力の作用も得て印刷版から被印刷体に転移するため、より理想的な完全転写となりやすく、印刷後の印刷版に残留するインクがより抑制されるため、微細な画像パターンを形成可能でかつ連続印刷を行ないうる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る印刷装置の主要部の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る印刷装置による印刷手順を示した概略図（１）である。
【図３】本発明の一実施形態に係る印刷装置による印刷手順を示した概略図（２）である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る印刷装置の主要部の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様または類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１に係る印刷装置の主要部について示した概略図である。本実施例の印刷装置１は少なくとも、円筒状の圧胴１０及び版胴４０、電圧印加部３０、版胴４０にインクを供給するインク供給部５０を備えている。図１は、圧胴１０と版胴４０を軸方向から見た図である。
【００２０】
圧胴１０は、被印刷体を版胴４０に押圧するための押圧体の役割を果たすものである。圧胴１０には、円筒状の押圧シリンダー１１、絶縁層１２、帯電層１３が含まれる。押圧シリンダー１１は、金属などの導電性を有する材料から成り、また押圧シリンダー１１は接地（アース）されている。絶縁層１２は押圧シリンダー１１の外周部を覆う絶縁体であり、さらに絶縁層１２の外周を帯電層１３が覆っている。絶縁層１２があるため、帯電層１３は押圧シリンダー１１から電気的に絶縁されている。そして、圧胴１０の近傍には電圧印加部３０が設けられており、帯電層１３を帯電させることができるようになっている。電圧印加部３０はたとえば、コロナ放電により対象物を帯電させる帯電装置である。ただし、帯電層１３を帯電させる（あるいは帯電層１３に電圧を印加する）ことが可能な装置であれば、任意の装置を電圧印加部３０に用いることができる。
【００２１】
版胴４０には、円筒状の印刷シリンダー４１と、印刷シリンダー４１の外周に取り付けられた印刷版４２が含まれる。そして、印刷版４２にはインク供給部５０からインクが供給可能となっている。印刷シリンダー４１は、金属などの導電性を有する材料から成り、押圧シリンダー１１と同様、接地されている。印刷版４２は、シート状の基材４２ａの表面に、印刷に用いられるインク（インク供給部５０から供給されるインク）に対して撥液性のある材料から成る撥液層がパターン状に形成されたものである。本実施例では、基材４２ａ表面の、撥液層の形成されている部分のことを、撥液部４２ｃと呼ぶ。一方、基材４２ａ表面のうち撥液層が形成されていない開口部は基材４２ａの表面が露出しており、本実施例ではこの部分のことを親液部４２ｂと呼ぶ。
【００２２】
本実施例に係る印刷装置において、撥液層（撥液部４２ｃ）と親液部４２ｂとは、以下に説明する関係（ア）または（イ）（あるいは関係（ア）と（イ）の両方）を満たすことが望ましい。
（ア）印刷に用いられるインクに対する、親液部４２ｂの接触角は、撥液部４２ｃの接触角より５°以上低い。
（イ）親液部４２ｂおよび撥液部４２ｃにおけるインクの付着力の比は２以上である。なお、インクの付着力の比とは、親液部４２ｂにおけるインクの滑落角をθ１、撥液部４２ｃにおけるインクの滑落角をθ２とするとき、以下の式（１）によって求められる値である。
【数１】
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【００２３】
撥液層（撥液部４２ｃ）と親液部４２ｂには、上の関係（ア）または（イ）（あるいは関係（ア）と（イ）の両方）を満たす材料が用いられるとよい。また、この関係（ア）または（イ）（あるいは関係（ア）と（イ）の両方）を満たす物質が撥液層に用いられている場合、この物質を「撥液性のある物質」と呼ぶ。
【００２４】
また、インクの親液部４２ｂにおける接触角は、撥液部４２ｃにおける接触角より１０°以上低いと、より好ましい。またインクの、親液部４２ｂおよび撥液部４２ｃにおける付着力の比は３以上であるとより好ましく、４以上であるとさらに好ましい。
【００２５】
インクに対して印刷版４２の親液部４２ｂと撥液部４２ｃが、上で述べたような特性を有している場合、インクは親液部４２ｂ上にのみ塗布される。また、本実施例に係る印刷装置において用いられるインクの例については、後述する。
【００２６】
印刷版４２の基材４２ａは弾性を有することが好ましく、その観点からは基材４２ａの材料として、例えばシリコーンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、またはスチレンブタジエンゴムが用いられると好ましい。またここに挙げた材料は、インクの溶媒に膨潤可能である（溶媒が浸透する）という点でも、基材４２ａの材料に好適である。ただしインクの溶媒が浸透しない材料が基材４２ａに用いられても、本発明は実施可能である。
【００２７】
さらに、印刷版４２の基材４２ａは導電性を有していると、後述するインク転写の際に静電力を版面全体で均一に作用させることが可能となるため好ましい。基材４２ａに導電性を付与する手段としては、先に例示した基材４２ａの材料にカーボンブラック、金属粉末、亜鉛華、金属メッキを施したシリカ粉末など、導電性の粒子を混入することが挙げられる。そのため、先に挙げた基材４２ａの材料に、このような導電性の粒子を混入したものを、基材４２ａに用いることが好ましい。
【００２８】
さらに、印刷版４２の基材４２ａは印刷シリンダー４１を介して接地されている。基材４２ａが接地されていると、インク転写の際に静電力の作用が安定するため好ましい。
【００２９】
基材４２ａ表面の撥液層は、表面自由エネルギーが低い材料によって形成されている。具体的には、例えばフッ素系フォトレジストがパターニングされることによって撥液層が形成されているとよい。
【００３０】
インク供給部５０は、印刷版４２にインクが供給可能であればどのようなものでもかまわないが、一例としてはダイノズル、インクジェットノズル、スリットノズル、ワイヤーバーが挙げられる。
【００３１】
中でもダイノズルは所定量のインクを吐出できる点で好ましく、またインクジェットノズルは印刷版４２の親液部４２ｂのみにインクを吐出できる点で好ましい。
【００３２】
本実施例に係る印刷装置による典型的な印刷方法について、図２及び図３を用いながら説明する。
【００３３】
図２のとおり、まず印刷装置１は、インク供給部５０から印刷版４２にインク５１を供給する。
【００３４】
インク５１の溶媒としては、インクの固形分を安定して溶解もしくは分散しうるものであればどのようなものでも採用できるが、例えば、シクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、オクタン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、ビニルトルエン、デカヒドロナフタレン、テトラヒドロナフタレン、１−メチルナフタレン、３−カレン、ｐ−シメン、デカメチルテトラシロキサン、ｄ−リモネン、イソ酪酸２−フェニルエチル、チオアニソール、ｔｒａｎｓ−アネトール、安息香酸ベンジル、酢酸２−フェニルエチル、フェニル酢酸エチル、プロピオン酸ベンジル、酢酸シンナミル、安息香酸ブチル、アニソール、キノリン、４−エチルモルホリン、酢酸フェニル、１−シクロヘキシル−２−ピロリドン、オイゲノール、ヘキサメチルリン酸トリアミド、炭酸プロピレン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチル−ｎアミルケトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤、水またはそれらのうち２種以上を含んだ混合物を挙げることができる。
【００３５】
中でもインク５１の溶媒としては、例えば印刷版４２の基材４２ａがシリコーンゴムである場合、前述した親液部４２ｂおよび撥液部４２ｃにおける接触角あるいは付着力の観点から、ｐ−シメン、デカメチルテトラシロキサン、ｔｒａｎｓ−アネトール、酢酸２−フェニルエチル、フェニル酢酸エチル、プロピオン酸ベンジル、キノリン、１−シクロヘキシル−２−ピロリドン、オイゲノール、炭酸プロピレンなどが好ましい。
【００３６】
インク５１の供給後、印刷版４２を所定時間静置して、基材４２ａの親液部４２ｂ上のインク５１が適切な状態になるまで乾燥させる。本実施例では、親液部４２ｂ上のインク５１を乾燥させた状態のものを、インク膜５２（図３）と呼ぶ。このとき、印刷版４２の基材４２ａがインク５１の溶媒が浸透しない材料であっても、適切な時間静置し、インク膜面に風を当てるなどによってインク５１を乾燥させるとよい。ただし基材４２ａがインク５１の溶媒に膨潤可能であるとインク５１から溶媒の除去が速やかに進みやすいため、インク５１の溶媒が浸透する材料が基材４２ａに用いられることが、より好ましい。
【００３７】
また、溶媒の除去を速やかに進行させるという観点からは、インク５１の溶媒としては、オクタンをはじめとしたアルカン、トルエンをはじめとしたベンゼンのアルキル置換物、シクロヘキシルベンゼン、デカヒドロナフタレン、テトラヒドロナフタレン、ｐ−シメン、デカメチルテトラシロキサン、ｄ−リモネン、ｔｒａｎｓ−アネトール、酢酸２−フェニルエチルなどの極性が低いものが好ましい。
【００３８】
一方、印刷版４２の撥液層（撥液部４２ｃ）は、たとえば先に述べたフッ素系フォトレジストのように、インク５１の溶媒が浸透しない材料であると好ましい。
【００３９】
その後、図３に示す通り、電圧印加部３０によって圧胴１０の帯電層１３を帯電させる。帯電層１３の帯電は、インク供給部５０から印刷版４２にインク５１が供給されるまえに行なわれてもよい。
【００４０】
そして、圧胴１０および版胴４０の間に被印刷体２を挿入し、圧胴１０に版胴４０を押し当てて、圧胴１０および版胴４０を回転させる。これにより基材４２ａの親液部４２ｂ上に形成されたインク膜５２のパターンが被印刷体２に転写される。この時、圧胴１０の帯電層１３が帯電しているため、圧胴１０と版胴４０の間には電界が発生し、インク膜５２に静電力が作用する。そのため、印刷版４２から被印刷体２にインク膜５２が転移しやすくなっている。
【００４１】
被印刷体２としては、所期のインク膜パターンを形成しえるのであればどのようなものでも用いることができるが、一例としては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどのポリエステル、ナイロンなどのポリアミド、直鎖状あるいは分枝ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、あるいはこれらの共重合体等の樹脂フィルムや樹脂板、ガラス、石英、金属等の無機板を挙げることができる。
【００４２】
また被印刷体２には、本実施例に係る印刷装置で形成しようとする以外のパターンがあらかじめ形成されていてもよいし、前述したフィルムや板に、酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等の金属弗化物、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、各種高分子樹脂膜を単層もしくは積層させていてもよい。
【実施例２】
【００４３】
実施例１で説明した印刷装置の構成において、押圧体は必ずしも円筒状のものに限定されるわけではない。印刷時に版胴に適切に被印刷体を押圧可能なものであれば、円筒状以外のものが用いられても良い。実施例２では別の実施形態として、円筒状の圧胴に代えて平面状のステージを有する印刷装置の例を説明する。図４は、実施例２に係る印刷装置の概略図である。
【００４４】
ステージ２０には、典型的には平板状または直方体状の基体２１と、基体２１の表面を覆う絶縁層２２と、さらに絶縁層２２の表面を覆う帯電層２３が含まれる。基体２１は、金属などの導電性を有する材料から成り、接地されている。帯電層２３は絶縁層２２によって基体２１から電気的に絶縁されている。そして、ステージ２０の近傍には電圧印加部３０が設けられ、帯電層２３を帯電させることができる。
【００４５】
なお、帯電層２３は、必ずしも基体２１の表面全てを覆う形で設けられていなくてもよい。版胴４０と対向する面に帯電層２３が存在すればよいため、図４に示すように基体２１の上面にだけ帯電層２３が設けられた構成でも良い。またその場合絶縁層２２も、基体２１と帯電層２３の間にだけ設けられるとよい。
【００４６】
実施例２に係る印刷装置において、版胴４０、インク供給部５０の構成は、実施例１で説明したものと同じで良い。また実施例２に係る印刷装置を用いた印刷方法も、実施例１で説明した手順と同じでよい。そのためここでの説明は略す。
【００４７】
以上説明したように、インク膜５２は静電力の作用が加わることにより、印刷版４２から被印刷体２に、より理想的に完全転写されるため、印刷後、印刷版４２にインク膜５２が残りにくく、微細な画像パターンを形成可能でかつ連続印刷を行ないうる。
【符号の説明】
【００４８】
１…印刷装置
２…被印刷体
１０…圧胴
１１…押圧シリンダー
１２…絶縁層
１３…帯電層
２０…ステージ
２１…基体
２２…絶縁層
２３…帯電層
３０…電圧印加部
４０…版胴
４１…印刷シリンダー
４２…印刷版
４２ａ…基材
４２ｂ…親液部
４２ｃ…撥液部
５０…インク供給部
５１…インク
５２…インク膜
【図１】
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【図２】
2018144408.tif 000005
【図３】
2018144408.tif 000006
【図４】
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