(57)【要約】【課題】ブランケット表面における所定パターンのインク膜の形成が容易で、かつ、ブランケット表面のインク膜を半球面や鋭角端面等の三次元凸形状を有する被印刷面に対して欠落なく転写できるパターン膜形成装置やパターン膜形成方法を提供する。【解決手段】三次元凸形状を有する被印刷面の最大高低差以上の厚みを有するクッション層と、シリコーンゴムからなる表面層とを有し、非転写時に前記表面が平滑なブランケットと、ブランケットの前記平滑な表面に所定パターンのインク膜を形成するインク膜形成手段とを具備し、ブランケットの前記表面に形成された所定パターンのインク膜を前記被印刷面に転写することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元凸形状を有する被印刷面の最大高低差以上の厚みを有するクッション層と、シリコーンゴムからなる表面層とを有し、非転写時に前記表面が平滑なブランケットと、ブランケットの前記平滑な表面に所定パターンのインク膜を形成するインク膜形成手段とを具備し、ブランケットの前記表面に形成された所定パターンのインク膜を前記被印刷面に転写するように構成されたパターン膜形成装置。
【請求項２】
上記表面層は、弾性率が１ＭＰａ〜１０ＭＰａであり、上記クッション層は、弾性率が１０ｋＰａ〜１ＭＰａである請求項１に記載のパターン膜形成装置。
【請求項３】
前記インク膜形成手段は、ブランケットの前記表面にインク膜を形成するインク膜形成装置と、反転パターンの凸部を有し、ブランケットの前記表面から前記凸部表面に接触する部分のインク膜を転写、除去する反転転写用抜き版とを具備するものである請求項１または２に記載のパターン膜形成装置。
【請求項４】
三次元凸形状を有する被印刷面の最大高低差以上の厚みを有するクッション層と、シリコーンゴムからなる表面層とを有し、非転写時に前記表面が平滑なブランケットの前記平滑な表面に所定パターンのインク膜を形成するインク膜形成工程と、ブランケットの前記表面に形成された所定パターンのインク膜を前記被印刷面に押し当て、転写するインク膜転写工程を含むパターン膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷によるパターン膜の形成技術に関し、特に、半球面や鋭角端面等の三次元凸形状を有する被印刷面へのパターン膜の形成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクスデバイスの作製法として、フォトリソグラフィ技術によるレジストパターニングおよび後続する機能性材料の成膜とリフトオフ技術、またはレジストパターニング後にエッチングにより機能性膜のパターニング方法が現在主たる方法として用いられている。さらに最近は、まったく別のアプローチとして、機能性材料をインク化して用い、印刷技術によって電子デバイスを製造する手法について開発研究が進められている。
【０００３】
上記のいずれの方法も、もっぱら平らな表面を有する基板上にパターンを形成することに念頭を置いた開発が進んでいる。たとえば、フォトリソグラフィ法は露光装置の焦点深度を超える凹凸のある表面に対して精微なパターニングを行うことができない。
【０００４】
上記のようなフォトリソグラフィの制約を回避する手法として、集光レーザーを直接レジスト表面に照射し、これを走査することによって凹凸のある表面に対しても露光が可能な方法が存在するが、やはり基材表面上でレーザーを収束・集光する機構が必要であり、凹凸のある基材に対してレジストを均一に塗布することが難しいため、その適用範囲には限界がある。また走査速度の観点から高速生産に向かないという欠点が存在する。
【０００５】
一方、印刷法は、露光装置にみられるような焦点深度による制約が生じないため、複雑三次元表面への印刷が可能である。たとえば、グラビア凹版に充填されたインクを、半円状またはかまぼこ状のゴム状パッドに受理し、これを被印刷物に押し当てる方法はパッド印刷またはタンポ印刷と呼ばれ、ゴルフボール等の複雑表面への印刷に用いられている。（特許文献１参照）
【０００６】
また、インクジェット印刷などの非有版式印刷は、ヘッドを移動させ、また吐出条件を制御することにより、凹凸のある表面に対してもパターンがかけることなく印刷することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２７６６０７号公報
【特許文献２】特開２００１−５６４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
パッド印刷はその機構上、パッドが凸形状を有する必要があり、また、パターン受理工程においてグラビア版に大きな圧力を印加する必要がある。パッドが凸形状を有するので、パッド部分に均一膜厚を有するインク膜を形成することが難しく、したがって、より高精細パターン形成が可能な反転転写印刷（特許文献２参照）にパッド印刷を応用することは難しい。さらに印圧付加時の大きな印加圧力により反転転写抜き版の底とパッドが互いに接触し、必要なパターンの一部が欠落する可能性が高く、信頼性の高いパターニングが難しい。
また、インクジェット印刷は、被印刷面に対するインクノズルの位置や角度を調整できないので、凹凸や傾斜のある表面に対して反転転写印刷と同等の高精細パターニングを行うことは困難である。
【０００９】
本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みてなされたもので、ブランケット表面における所定パターンのインク膜の形成が容易で、かつ、ブランケット表面のインク膜を半球面や鋭角端面等の三次元凸形状を有する被印刷面に対して欠落なく転写できるパターン膜形成装置やパターン膜形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、前記目的のもとで試験研究を重ね、次のような知見を得た。
三次元凸形状を有する被印刷面の最大高低差以上の厚みを有するクッション層と、シリコーンゴムからなる表面層とを有し、非転写時に前記表面が平滑なブランケットを用いると、ブランケット表面における所定パターンのインク膜の形成が容易であるし、また、該ブランケットを三次元凸形状の被印刷面に押し当てることにより、クッション層が変形してシリコーンゴム表面層上の所定パターンのインク膜は、欠落することなく三次元凸形状の被印刷面に接触し、転写される。
【００１１】
本発明は、前記のような知見に基づいて完成したものであり、本出願では、次のような発明が提供される。
＜１＞三次元凸形状を有する被印刷面の最大高低差以上の厚みを有するクッション層と、シリコーンゴムからなる表面層とを有し、非転写時に前記表面が平滑なブランケットと、ブランケットの前記平滑な表面に所定パターンのインク膜を形成するインク膜形成手段とを具備し、ブランケットの前記表面に形成された所定パターンのインク膜を前記被印刷面に転写するように構成されたパターン膜形成装置。
＜２＞上記表面層は、弾性率が１ＭＰａ〜１０ＭＰａであり、上記クッション層は、弾性率が１０ｋＰａ〜１ＭＰａである＜１＞に記載のパターン膜形成装置。
＜３＞前記インク膜形成手段は、ブランケットの前記表面にインク膜を形成するインク膜形成装置と、反転パターンの凸部を有し、ブランケットの前記表面から前記凸部表面に接触する部分のインク膜を転写、除去する反転転写用抜き版とを具備するものである＜１＞または＜２＞に記載のパターン膜形成装置。
＜４＞三次元凸形状を有する被印刷面の最大高低差以上の厚みを有するクッション層と、シリコーンゴムからなる表面層とを有し、非転写時に前記表面が平滑なブランケットの前記平滑な表面に所定パターンのインク膜を形成するインク膜形成工程と、ブランケットの前記表面に形成された所定パターンのインク膜を前記被印刷面に押し当て、転写するインク膜転写工程を含むパターン膜形成方法。
【００１２】
本発明は、次のような態様を含むことができる。
＜５＞前記インク膜形成手段は、スクリーン印刷装置またはインクジェット印刷装置である＜１＞または＜２＞に記載のパターン膜形成装置。
＜６＞前記インク膜形成工程は、ブランケットの前記平滑な表面に均一膜厚のインク膜を一様に形成する一様インク膜形成工程と、反転パターンの凸部を有する反転転写用抜き版を前記インク膜に押し当て、前記凸部表面に接触する部分のインク膜を転写、除去する転写・除去工程とを含むものである＜４＞に記載のパターン膜形成方法。
＜７＞前記インク膜形成工程は、スクリーン印刷またはインクジェット印刷によるものである＜４＞に記載のパターン膜形成方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のパターン膜形成装置やパターン膜形成方法では、パッド印刷におけるパッドと異なり、非転写時のブランケットの表面が平滑であるため、その表面に対して所定パターンのインク膜や均一膜厚のインク膜の形成が容易である。
また、本発明のパターン膜形成装置やパターン膜形成方法では、反転転写抜き版を用いる必要は必ずしもないし、仮に用いたとしても、パッド印刷におけるような大きな押し当て力は必要ないので、押し当て時に反転転写抜き版の底とブランケット表面が互いに接触する恐れはなく、必要なパターンの一部が欠落することはない。
さらに、本発明のパターン膜形成装置やパターン膜形成方法では、ブランケットを三次元凸形状の被印刷面に押し当てることにより、クッション層が変形してシリコーンゴム表面層上の所定パターンのインク膜は全て、三次元凸形状の被印刷面に接触し、転写されるので、現在最も高精細パターニングが可能であるとされる反転転写印刷と同等のパターニングが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例によるパターン膜形成方法の各工程を示す概念図。
【図２】本発明の実施例によって、直角端上に形成された複数の平行ラインからなるパターン膜の走査型電子顕微鏡写真。（ａ）はパターン膜の全体図、（ｂ）はその部分拡大図。
【図３】本発明の実施例によって、球面上に形成されたパターンの深度合成写真。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明のパターン膜形成装置は、三次元凸形状を有する被印刷面に所定パターンのインク膜を形成するもので、三次元凸形状を有する被印刷面の最大高低差以上の厚みを有するクッション層と、シリコーンゴムからなる表面層とを有し、非転写時に前記表面が平滑なブランケットと、ブランケットの前記平滑な表面に所定パターンのインク膜を形成するインク膜形成手段とを具備し、ブランケットの前記表面に形成された所定パターンのインク膜を前記被印刷面に転写するように構成されている。
【００１６】
本発明において、所定パターン膜が形成される被印刷面は、どのような物体のものでも良いが、三次元凸形状の被印刷面を有するものである。そのような被印刷面としては、限定するものではないが、例えば、電子基板周囲部の表面と側面を含む複合面、凸レンズ面、タッチパネル等の用途としてドアノブや携帯電話の筐体表面などが挙げられる。
被印刷面の三次元凸形状は、限定するものではないが、例えば、半球面等の球面や曲面、２つの平滑な面が鋭角、直角、または鈍角をなし、交線を介してまたは面取り部を介して交わった複合面、３以上の平滑な面が交線を介してまたは面取り部を介して交わった凸形状複合面、曲面と平滑面を含む凸形状複合面などが挙げられる。前記三次元凸形状において、凸形状部が複数存在しても良いし、複数の凸形状部が波形に存在しても良い。
本発明において、「三次元凸形状を有する被印刷面の最大高低差」とは、被印刷面に対するブランケットの押し当て方向における被印刷面の最大高低差（ブランケットの押し当て方向に直角な面を基準面としたときの被印刷面の最大高低差）を意味する。
【００１７】
ブランケットのクッション層は、復元力を有し変形履歴が残らないものが好ましい。クッション層の厚みとその弾性率は、被印刷面の最大高低差と印圧によって決定する。材質は、たとえば発泡ウレタン等の発泡樹脂から構成され、オープンセル（連通気泡または連続気泡）構造を有するものが好ましい。クッション層の厚みは、被印刷面の最大高低差以上とするが、好ましくは該最大高低差の１１０％以上、より好ましくは１２０％以上である。クッション層の厚みの上限は限定されないが、経済性や簡易製作性、簡易操作性などから通常、該最大高低差の３００％以下、好ましくは２００％以下である。
クッション層の弾性率は、好ましくは１０ｋＰａ〜１ＭＰａ程度である。
【００１８】
ブランケットの表面層としては、クッション層の表面にシリコーンゴム層を形成し化学的に結合させたものを用いる。このときシリコーンゴムの厚さは５０μｍから５００μｍ程度が好ましい。シリコーンゴムとしては、限定するものではないが、例えば、ポリジメチルシロキサンの架橋物が用いられる。
表面層の弾性率は、好ましくは１ＭＰａ〜１０ＭＰａ程度である。被印刷面に形成されるインク膜パターンの歪みが大きい場合には、弾性率が表面層より大きい中間層を表面層とクッション層の間に挟んだ構造を用いることで、当該歪みを低減することが可能である。
【００１９】
インク膜の材料としては、限定するものではないが、電極、配線等の導体材料、半導体材料、絶縁材料などの機能性材料を挙げることができる。
【００２０】
ブランケットの平滑な表面に所定パターンのインク膜を形成するインク膜形成手段としては、例えば、スクリーン印刷装置またはインクジェット印刷装置のように、前記平滑な表面に所定パターンのインク膜を直接的に形成するものでも良いし、前記平滑な表面に一様なインク膜を形成するインク膜形成装置と、反転パターンの凸部を有し、ブランケットの前記表面から前記凸部表面に接触する部分のインク膜を転写、除去する反転転写用抜き版とを具備するものであっても良い。インク膜形成装置としては、ブランケットの前記平滑な表面に均一膜厚のインク膜を形成できるものであれば良く、例えば、塗布によるものや転写によるもの等適宜のものを採用することができる。被印刷面に対応する反転転写用抜き版としては、樹脂製、金属製など材質を問わず、公知のものが挙げられるが、ブランケットからの受理に優れたものが好まれる。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこのような実施例のみに限定されない。
【００２２】
（ブランケット）
ブランケットの表面層としてシリコーンゴム（信越化学工業株式会社ＫＥ１０６を常温硬化させたもの、弾性率３ＭＰａ、厚さ１００μｍ）を用いた。ブランケットのクッション層としては、膜厚が約２ｍｍ、弾性率７０ｋＰａの日本電子精機製ユニプライ（グレー、オープンセル型発泡ウレタン）を６枚積層したもの（クッション層の厚さ約１２ｍｍ）を用いた。
【００２３】
（パターン膜形成）
ガラス製スリットコータを用いて、ブランケットのシリコーンゴム製表面層上にナノ銀インク（ＤＩＣ株式会社製導電性インク、主溶媒であるエタノールに銀ナノ粒子が分散したもの）を一様塗布した（図１参照）。その後、一定時間待機し溶媒の消失を待った後に、３０μｍ幅の複数の凸ラインと、該凸ライン間の３０μｍ幅スペースからなる反転オフセット印刷用ガラス製抜き版と当該インク膜を当接させることでシリコーンゴム製表面層上にインク膜のパターンを形成した。つぎに、当該ブランケットを直角のナイフエッジを有するガラス構造体（被印刷面の最大高低差が約５０μｍ）およびガラス球面体（被印刷面の最大高低差が約５ｍｍの凸レンズ）に当接させることでインク膜をそれらの三次元凸形状を有するガラスに転写し、複数の平行ライン状パターン膜の形成を完了した。
【００２４】
（形成されたパターン膜の評価）
直角のナイフエッジを有するガラス構造体上に形成された上記電極パターンの走査型電子顕微鏡写真を図２（ａ）、（ｂ）に示す。また電極の両端にプロープを当てたところ、良好に電流が流れ、断線がないことを確認した。
球面上に形成した同様のパターンは最大高低差が約５ｍｍ、直径３０ｍｍの領域に対して良好に印刷形成された。球面体の頭頂部付近（５．５ｍｍ角の領域）におけるパターンの深度合成写真を図３に示す。なお、図３において同心円上にみられる円環は測定時に発生した干渉像であって本実施例で形成したパターンでも被印刷体が有するものでもない。写真より複雑３次元形状表面に追従してパターンが転写されていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明により、電極、配線等の導体材料、半導体材料、絶縁材料などの機能性材料をパターン形成することで、球面や鋭角端面等の三次元凸形状を有する表面上にトランジスタや圧力センサー、光学センサーなどを形成できる。とくに直角端上に配線形成が可能になるため、引き出し配線の狭額縁化や側面実装、高密度タイリング技術の要素技術になりうる。
【符号の説明】
【００２６】
１      クッション層
２      シリコーンゴム層
３      インク層
４      凸版抜き版
５      被印刷体（被転写体）
１１    形成した印刷パターン
１２    被印刷体（被転写体）表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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