(57)【要約】【課題】プリンテッドエレクトロニクスに用いられる機能性薄膜のように、膜厚オーダーが小さく、高い精度が必要とされる印刷物に対しても、生産性を損なうことなく、膜厚調整を行うことが出来る印刷機、及びそれを用いた機能性薄膜の製造方法を提供すること。【解決手段】少なくとも、シリンダー状版胴と、アニロックスロールとインキ供給装置とドクタリング装置とからなるインキング装置と、を具備した凸版印刷機において、前記ドクタリング装置は少なくとも２本以上のドクターロールと、前記２本以上のドクターロールのいずれかを選択出来るドクターロール動作装置と、を有する凸版印刷機とし、前記２本以上のドクターロールへのインキの接触角はそれぞれに異なるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
印刷パターンが形成された印刷用凸版を外周部に具備するシリンダー状版胴と、
前記印刷用凸版にインキを供給するアニロックスロールと、前記アニロックスロールにインキを供給するインキ供給装置と、前記アニロックスロール上の余剰インキを掻き落とすドクタリング装置とからなるインキング装置と、
を具備した凸版印刷機であって、
前記ドクタリング装置は少なくとも２本以上のドクターロールと、前記２本以上のドクターロールのいずれかを選択出来るドクターロール動作装置と、を有することを特徴とする凸版印刷機。
【請求項２】
前記２本以上のドクターロールへのインキの接触角はそれぞれに異なることを特徴とする請求項１に記載の凸版印刷機。
【請求項３】
前記２本以上のドクターロールのうち少なくとも１本への接触角が９０度以上となるインキに対して、他の少なくとも１本への前記インキの接触角は２０度以下であることを特徴とする請求項１、または２に記載の凸版印刷機。
【請求項４】
前記２本以上のドクターロールによるドクタリング速度の範囲がいずれも１０ｍｍ／ｓｅｃから３００ｍｍ／ｓｅｃの範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の凸版印刷機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の凸版印刷機を用いることを特徴とする機能性薄膜の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の機能性薄膜の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする機能性薄膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凸版印刷機とそれを用いた機能性薄膜の製造方法、及び機能性薄膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンテッドエレクトロニクスについて様々な研究、開発が盛んに行われている。一般的なプリンテッドエレクトロニクスの利点としては、従来は真空装置等の大型装置で行われる工程を大気下に置き換えることなどによって工程の簡略化や製造装置の小型化ができ、それに伴うコスト低減が見込まれる。また、製造装置を特殊な専用機ではなく、汎用性の高い装置で置換えやすく、高価なマスク等の使用を低減することによって、多品種小ロットなど自由度の高い生産を出来るようになることが挙げられる。
【０００３】
プリンテッドエレクトロニクスには、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグアンテナ、有機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬ照明、有機ＴＦＴ、有機薄膜太陽電池の素子パターン形成など幅広い応用分野がある。
【０００４】
プリンテッドエレクトロニクスでは、素子パターンが成形された機能性薄膜を基板上に印刷法で成膜することによりパターニングを行うが、成膜方法としては、インキジェット法（特許文献１）、スクリーン印刷法、凸版印刷法、グラビア印刷法などの様々なコーティング法から、目的に応じて、材料や基板などを考慮し、最も適切な方式を選択して用いることが出来る。
【０００５】
プリンテッドエレクトロニクス製品は、ガラスやプラスチックなどを基板として用いることが多い。そのため、基板や下地を傷つけることなく印刷が可能である、ゴム製の印刷用ブランケットを用いたオフセット印刷法や、凸版印刷法の一種であり、ゴムやその他の樹脂を主成分とした感光性樹脂版を用いるフレキソ印刷法は、プリンテッドエレクトロニクス用として適している。
【０００６】
なかでもフレキソ印刷法は、他の印刷方式と比べ印刷原理が簡便で、調整がしやすく汎用性が高い。また、パターン形成精度や膜厚均一性などもプリンテッドエレクトロニクス用として問題ない程度の精度を有しており、様々な機能性薄膜の製造方法として注目されている。（特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２１００８６号公報
【特許文献２】特開２００６−６３３３４号公報
【０００８】
従来のフレキソ印刷機とその動作の一例について、図３を用いて説明する。印刷機の基本構成としては、ステージ５１と版胴５２とインキング装置からなる。インキング装置には、アニロックスロール５３、インキ供給装置５４、ドクター５６が含まれる。インキ供給装置５４からアニロックスロール５３にインキ５５ａがインキングされ、余剰インキはドクター５６によって掻き落とされる。ドクター５６としては、ドクターブレード、ドクターロールなど用途に応じて選択が可能である。図４のようなドクターブレード５６ａによるドクタリングでは、アニロックスロール表面の凹部（＝アニロックスセル）からはみ出た余剰インキは、ブレードによってアニロックスセルの高さまで掻き取られる。
【０００９】
ドクタリング後、アニロックスセルに残ったインキ５５ｂは、版胴５２に巻かれた印刷
用凸版５７の版基材５８上の樹脂版５９上にインキングされ、そのまま被印刷体（基板）６０へ転写されて、転写パターン６１が形成される。
【００１０】
従来の一般的なフレキソ印刷法における、転写パターンの膜厚調整は、版上に転写されるインキ量を調整するか、インキ濃度を調整することで行われる。インキ量の調整方法としては、通常アニロックスセルの容積の変更、版パターンの変更で行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
プリンテッドエレクトロニクスに用いられる機能性薄膜は、一般的な印刷物と比べて、小さい膜厚オーダーでの高い膜厚精度が必要とされる。
【００１２】
しかしながら、前述の膜厚調整法のうち、アニロックスセルの容積を変更する方法は、アニロックスを再作製する必要があり、版パターンの変更には製版方法にもよるがフォトマスクを再作製する必要がある。従って、これらを行うには高額な費用を必要とするため、大きく膜厚を変化させる必要があるなどの場合以外に、容易に行うことは難しい。
【００１３】
また、インキは他社等から購入して用いる場合などは含有物が不明なことも多く、濃度調整が困難である場合も多い。
【００１４】
以上のような問題について、印刷準備の段階であればある程度での調整は可能であるが、連続での印刷中では、印刷物を確認した結果のフィードバックを用いて、アニロックスや版、インキの交換等により微調整を行うことは大変な手間を要し、作業効率の低下を招き生産性を低下させる。
【００１５】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、その目的はフレキソ印刷法などの凸版印刷法を用いた機能性薄膜の製造において、プリンテッドエレクトロニクス用などの膜厚オーダーの小さい機能性薄膜に対しても、生産性を低下させることなく膜厚調整を行うことが出来る印刷機、及びそれを用いた機能性薄膜の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の請求項１記載の発明は、少なくとも、印刷パターンが形成された印刷用凸版を外周部に具備するシリンダー状版胴と、前記印刷用凸版にインキを供給するアニロックスロールと、前記アニロックスロールにインキを供給するインキ供給装置と、前記アニロックスロール上の余剰インキを掻き落とすドクタリング装置とからなるインキング装置と、を具備した凸版印刷機であって、前記ドクタリング装置は少なくとも２本以上のドクターロールと、前記２本以上のドクターロールのいずれかを選択出来るドクターロール動作装置と、を有することを特徴とする凸版印刷機としたものである。
【００１７】
本発明の請求項２記載の発明は、前記２本以上のドクターロールへのインキの接触角はそれぞれに異なることを特徴とする請求項１に記載の凸版印刷機としたものである。
【００１８】
本発明の請求項３記載の発明は、前記２本以上のドクターロールのうち少なくとも１本への接触角が９０度以上となるインキに対して、他の少なくとも１本への前記インキの接触角は２０度以下であることを特徴とする請求項１、または２に記載の凸版印刷機としたものである。
【００１９】
本発明の請求項４記載の発明は、前記２本以上のドクターロールによるドクタリング速度の範囲がいずれも１０ｍｍ／ｓｅｃから３００ｍｍ／ｓｅｃの範囲であることを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の凸版印刷機としたものである。
【００２０】
本発明の請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の凸版印刷機を用いることを特徴とする機能性薄膜の製造方法としたものである。
【００２１】
本発明の請求項６記載の発明は、請求項５に記載の機能性薄膜の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする機能性薄膜としたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、版、インキ、アニロックスなどの部材を交換することなく、使用するドクターロールの選択、及びそれを用いたドクタリング条件を調整するだけで、プリンテッドエレクトロニクスに用いられる機能性薄膜のように、膜厚オーダーが小さく、高い精度が必要とされる印刷物に対しても、生産性を損なうことなく膜厚を調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による印刷装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）本発明において、撥液性ドクターロールを用いたドクタリングの概念を示す断面図である。（ｂ）本発明において、親液性ドクターロールを用いたドクタリングの概念を示す断面図である。
【図３】従来のフレキソ印刷法で用いられる印刷装置の一例を示す概略断面図である。
【図４】従来のドクターブレードを用いたドクタリングの概念を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明による印刷機の一実施形態について図１に基づいて説明する。なお、本発明はこれに限るものではない。
【００２５】
本発明に用いることが出来るアニロックスロール３については、一般的に印刷機に用いられることが出来るものであればいずれも用いることが出来る。例えば、表面の材質としては酸化クロムやハードクロム、酸化チタンなどいずれも選択可能である。また、パターンについても、ダイヤパターン、アートパターン、ハニカムパターンなどいずれも選択可能である。線数や深度などについても制限はない。
【００２６】
前述した従来のフレキソ印刷機（図３）と比較すると、本発明の印刷機において従来と大きく異なる点はドクター部分である。従来のフレキソ印刷機ではドクター５６（ドクターブレードまたはドクターロール）が一つであるのに対して、本発明のドクタリング装置６ではドクターとしてドクターロールを採用し、さらにそのドクターロールを少なくとも２本（６ａ、６ｂ）以上の複数本具備している。
【００２７】
本発明で使用するドクターロール６ａ、６ｂとしては、例えば、ＳＵＳ材やカーボンなどで形成されたロール芯に、ニトリルゴムやシリコーンゴム、イソプレンゴムなどを巻きつけるなどして作製されたロールを用いることが出来る。このようなロールを用いる場合、ゴムの選定は硬度や耐久性などから自由に選定が出来る。また、それに加えて表面状態や表面エネルギーなどの面からも選定が可能である。あるいは、前記ロールの上にＰＦＡ熱収縮チューブの巻きつけや、表面修飾剤の塗工などの後処理を行って外周部を形成することで表面状態を調整することも出来る。
【００２８】
本発明に用いるドクターロール６ａ、６ｂでは、ドクタリング性が良好であること、使用するインキ、溶媒に対して耐久性があることに加えて、複数本のドクターロールへのインキの接触角はそれぞれに異なっており、さらにはそれらのうち少なくとも１本はインキ
５ａの接触角が２０度以下であること、またその他のうち少なくとも１本はインキ５ａの接触角が９０度以上となっていることが好ましい。接触角の調整は、前述のようなドクターロールの表面状態や表面エネルギーの調整によって行うことが出来る。
【００２９】
本発明を用いたドクタリング方法についてさらに詳しく説明する。図２（ａ）に示すように、インキ５ａとの接触角が９０度以上程度であるような撥液性のドクターロール６ａを用いた場合、ドクタリング後のアニロックス表面に残留するインキ量はドクターブレードを用いた場合よりも多くなる。この原因としては、ドクターブレードは線でのドクタリングであるのに対して、ドクターロールは押し付けてゴムが歪む分、面でのドクタリングになるため、ドクタリング力が小さくなることが挙げられる。他にも、ドクタリングで両端部に押しやられたインキがドクターブレードでは単に外に流れていくのに対して、ドクターロールではドクタリング後側のアニロックスとドクターロールとの隙間に、毛細管現象などで吸い込まれてしまうことなどが考えられる。
【００３０】
一方、図２（ｂ）に示すように、インキ５ａとの接触角が２０度以下程度であるような親液性のドクターロール６ｂを使用した場合は、ドクタリング後にアニロックスセル内部のインキもドクターロール６ａの表面に持っていかれるため、アニロックスセルに残留したインキ５ｂはアニロックスセル容積よりも少ない量になる。
【００３１】
これらの現象は、ドクタリング速度に大きく影響を受ける。例えば、撥液性ドクターロール６ａであれば、ドクタリング速度が遅いほど残留するインキ量は増える。一方で、親液性ドクターロール６ｂでは、ドクタリング速度が速いほど残留するインキ量は増える。この関係性は、アニロックス表面とドクターロール表面とインキ、それぞれの表面エネルギーや濡れなどが相互に関係している。
【００３２】
ドクタリング速度に関しては、期待する効果が得られるのであればどのような範囲でも可能ではあるが、遅すぎるとドクタリング中にインキ中の溶媒が蒸発してしまう。また速すぎても回転による気流の流れでインキが乾燥してしまう。このため、１０ｍｍ／ｓｅｃから３００ｍｍ／ｓｅｃの範囲程度が安定して管理が出来、好ましい。
【００３３】
本発明の印刷機では、表面状態の異なるドクターロールを複数本具備しているので、ドクターロール表面とドクタリング速度を選択調整し、それらの組み合わせを変えることで、印刷物のより広い膜厚範囲にわたる、膜厚調整が出来るようになる。
【００３４】
さらに本発明の印刷機では、表面状態の異なるドクターロールを複数本具備していることにより、版、インキ、アニロックスなどの部材を交換することなく、印刷物を確認した結果のフィードバックを用いてドクターロールの選択、及びドクタリング条件を調整するだけで、前記の膜厚調整が可能となるので、従来方法によりプリンテッドエレクトロニクス用などの機能性薄膜を作製する場合よりも作業効率が上がり、生産性の向上につなげることができる。
【実施例】
【００３５】
以下に、実施例を示すが、本発明はこれに限るものではない。
【実施例１】
【００３６】
被印刷体（基板）１０としてガラスを用意した。ガラスは、あらかじめＵＶ洗浄と中性洗剤及び純水を用いた超音波洗浄を行ったものを用いた。
【００３７】
（印刷用凸版の作製）
厚さ２５０μｍのニッケル材を印刷用凸版７の版基材８として、この版基材８の上に黒
色顔料を混錬したアクリルバインダー樹脂溶液を乾燥膜厚が１０μｍになるように塗布して乾燥し、反射防止層を形成した。
【００３８】
水溶性ポリアミドを主成分とし、ラジカル重合性モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサキスアクリレート、光重合開始剤として２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製）を混錬した感光性樹脂組成物を、基材の表面に膜厚が６０μｍとなるように溶融塗工したものを感光性樹脂層とした。
【００３９】
合成石英基材のクロムマスクを印刷用凸版パターンの原版とし、このマスクをプロキシミティ露光装置にセットしたものを用いて印刷用凸版７を露光した後、感光性樹脂層を現像して、ストライプパターン形状の樹脂版９をもつ印刷用凸版７を作製した。作製したストライプパターンは、短辺方向幅２５μｍ、長辺方向幅が５５ｍｍである。印刷用凸版７は印刷機の版胴２に固定した。
【００４０】
印刷転写する機能性薄膜のインキとして、高分子系有機半導体材料をアニソールに２重量％で溶解させたものをインキ供給装置４のチャンバーに満たした。
【００４１】
（印刷工程）
インキが満たされたインキ供給装置４のチャンバーにアニロックスロール３の表面を浸すことで、アニロックスロール３にインキングを行った。アニロックスロール３としては、スクエアパターンでセル容積が１０ｃｃ／ｍ２のものを用いた。アニロックスロール３上のインキ５ａをドクターロール６ａによってドクタリングを行った。ドクターロール６ａは、ロール表面材質としてニトリルゴムであるものを用いた。ドクターロール６ａとインキ５ａとの接触角は約１２０度であり、ドクタリング速度は１０ｍｍ／ｓｅｃで行った。ドクタリング後、アニロックスロール３から印刷用凸版７へインキングを行った。さらにインキングされた印刷用凸版７をガラス基板１０に押し当てて転動させ、ガラス１０の上に高分子系有機半導体材料のストライプ形状の転写パターン１１を作製した。
【実施例２】
【００４２】
実施例２として、ドクタリング速度を３００ｍｍ／ｓｅｃとした以外は、実施例１と同様の工程で、高分子系有機半導体材料のストライプ形状の転写パターンを作製した。
【実施例３】
【００４３】
実施例３として、ドクターロール６ａ表面にＰＦＡ熱収縮チューブを巻きつけたものを用い、インキ５ａとの接触角を約１０度とした以外は、実施例１と同様の工程で、高分子系有機半導体材料のストライプ形状の転写パターンを作製した。
【実施例４】
【００４４】
実施例４として、アニロックスロール３のセル容積が８ｃｃ／ｍ２のものを用いた以外は、実施例１と同様の工程で、高分子系有機半導体材料のストライプ形状の転写パターンを作製した。
【実施例５】
【００４５】
実施例５として、アニロックスロール３のセル容積が６ｃｃ／ｍ２のものを用いた以外は、実施例１と同様の工程で、高分子系有機半導体材料のストライプ形状の転写パターンを作製した。
【００４６】
実施例１、２、３、４、５について、ストライプ形状パターンの膜厚を測定した結果を表１に示す。表１では、印刷物２００平方センチメートルの面内に対して、９点ランダム
に測定を行った平均値とレンジ（最大値−最小値）示す。
【００４７】
【表１】
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実施例１〜５で作製したストライプ形状パターンの膜厚測定結果を表１に示す。
【００４８】
表１によると、実施例１〜５の結果より、ドクターロールの選択によるインキ５ａの接触角の変更とドクタリング速度を調整することで、それぞれのアニロックスロールに対応して、一般的な印刷物の膜厚よりも小さい数十ｎｍの膜厚オーダーで、広い膜厚範囲にわたって、異なる膜厚の機能性薄膜が得られることが分かった。さらにドクターロールの本数を増やし、ドクタリング速度をより細かく調整し、それらの組み合わせを変えることで、生産性を落とすことなく、多様な膜厚の機能性薄膜を得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、プリンテッドエレクトロニクスに用いられる機能性薄膜のように、膜厚オーダーが小さく、高い精度が必要とされる印刷物に対しても、生産性を損なうことなく、多様な膜厚調整を行うことが出来る印刷機、及びそれを用いた機能性薄膜の製造方法と機能性薄膜を提供することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１、５１・・・ステージ
２、５２・・・版胴
３、５３・・・アニロックスロール
３ａ、５３ａ・・・アニロックスロールの表面近傍
４、５４・・・インキ供給装置
５ａ、５５ａ・・・アニロックスロール上のインキ
５ｂ、５５ｂ・・・アニロックスセルに残留したインキ
５ｃ、５５ｃ・・・樹脂版上のインキ
６・・・ドクタリング装置
６ａ・・・撥液性ドクターロール
６ｂ・・・親液性ドクターロール
６ｃ・・・ドクターロール動作装置
５６・・・ドクター
５６ａ・・・ドクターブレード
７、５７・・・印刷用凸版
８、５８・・・版基材
９、５９・・・樹脂版
１０、６０・・・被印刷体（基板）
１１、６１・・・転写パターン
【図１】
2016097618.tif 000004
【図２】
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【図３】
2016097618.tif 000006
【図４】
2016097618.tif 000007