JP2016182729A

JP2016182729A - 印刷装置

Info

Publication number: JP2016182729A
Application number: JP2015063967A
Authority: JP
Inventors: 小波泉; Konami Izumi; 時任　静士; Shizuo Tokito; 静士時任
Original assignee: Yamagata University NUC
Current assignee: Yamagata University NUC
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2035-03-26
Also published as: JP6517058B2

Abstract

【課題】本発明は、曲面に対してエレクトロニクス用途に耐え得るような微細なパターンを精度よく印刷することができ、かつ検出器等を設けて制御せずとも周速のずれが生じることなく受理及び転写を行うことができる印刷装置を提供する。
【解決手段】本発明の印刷装置におけるブランケット１０２は、金属製シリンダ上に５ｍｍ乃至２０ｍｍのＰＤＭＳゴムがロール状に成形されている。第一の機構１０６は、平版表面とブランケット表面が接している時に、ブランケットが回転自由の状態で版またはブランケットのどちらか一方が直動する。さらに、第二の機構は、ブランケット表面と被印刷物表面とが接している時に、ブランケットが回転自由の状態でブランケットまたはステージのどちらか一方が直動する。
【選択図】図１

Description

本発明は印刷装置に関し、特に曲面に対して微細なパターンを精度よく印刷することのできる印刷装置に関する。

近年、印刷により電子デバイスを作製するプリンテッドエレクトロニクス分野が盛んに研究されている。このプリンテッドエレクトロニクス分野において、次世代の印刷手法として、各種オフセット印刷が注目されている。
各種のオフセット印刷は、インクを版からブランケットと呼ばれるゴムロールに受理させ、そのゴムロール状のインクを被印刷物（基板）へ転写させる手法であり、平版オフセット印刷、グラビアオフセット印刷（凹版オフセット印刷）、スクリーンオフセット印刷などがある。
一般に、オフセット印刷というと、平版オフセット印刷のことを指すため、本明細書では、これらを一括して各種オフセット印刷と記載する。

各種オフセット印刷は、ブランケットを介して基板に印刷されることから、基板の選択性が高く、紙やプラスチックのように柔らかい基板だけでなく、ガラスやシリコンなどの硬い基板にも印刷することが可能である。
また、受理から転写までの間にブランケットがインク中の溶媒を吸収することから、インクの濡れ広がりを抑え、従来の印刷法よりも微細なパターンを形成できるとして、デバイスの微細化、高集積化のための印刷手法として期待されている。

この期待に応えるべく、各種オフセット印刷では、ブランケットゴムの変形によるパターンの歪みが発生しないように硬く薄いブランケットが使用されている。

ところで、近年のデバイスの多様化に伴い、従来にはなかった部位（例えば、今までは単に持ち手、取手だった部位等）へのデバイスの形成が提案されている。そのデバイスの作製手法として、曲面に対して直接印刷で導電層を形成する要求がある。
しかし、基板の選択性が高いと言われている各種オフセット印刷であっても、近年のプリンテッドエレクトロニクス技術の要求（高精細、高精度）に応えるべくできるだけ硬く、薄いブランケットが使用されるようになり、その特徴である基板の選択性は減少してきている（特許文献１参照）。

また、各種オフセット印刷は、前述のとおり、版からブランケットへインクを受理し、ブランケットから基板へインクを転写することで印刷する。この印刷を行うためには、受理時に版表面とブランケット表面が一定の圧力で接触したまま同じ速度で移動し、転写時にはブランケット表面と基板表面とが一定の圧力で接触したまま同じ速度で移動させなければならない。

版はロール版、平版どちらの形状をとりうることもできるが、例えばロール版の場合、版とブランケットは回転する構造をとる。この場合、ブランケットと版の直径を同じにして同じ回転速度で回転させればよいと考えられるが、ブランケットのゴムの変形により、速度は徐々にずれてしまう。（ブランケットの回転が少しずつ早くなることが多い。）

平版とブランケット、または基板とブランケットの接触に関しては、回転表面と直動表面の速度を同一にしなければならず、さらにその制御は複雑になる。したがって、この回転運動の速度（周速）を同期させるために検出器等を設けて制御することが一般的である（特許文献２、３参照）。

特開２０１２−１９８５７９特開２０１２−１７６５４８特開２０１４−０７６６２２

前記したように、基板の選択性が高いと言われている各種オフセット印刷であっても、近年のプリンテッドエレクトロニクス技術の要求（高精細、高精度）に応えるべくできるだけ硬く、薄いブランケットが使用されるようになり、その特徴である基板の選択性は減少してきている。
その結果、曲面に対して直接印刷で導電層を形成する要求があっても、曲面に対してエレクトロニクス用途に耐え得る微細なパターンを印刷することができないという技術的課題（第一の課題）があった。

また前記したように、平版とブランケット、または基板とブランケットの接触に関しては、回転表面と直動表面の速度を同一にしなければならず、この回転運動の速度（周速）を同期させるために検出器等を設けて制御しなければならないという技術的課題（第二の課題）があった。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、曲面（湾曲したような基板）に対しても微細なパターンを印刷することができ、かつ検出器等を設けて制御することなく、周速のずれが生じることなく受理及び転写を行うことができる印刷装置を提供することを目的とする。

本発明の印刷装置は、ブランケットを厚くすることで、受理および転写時にブランケットが版または基板と接する摩擦により自転する（以下、「つれ回り」と記載する。）構造を有する。

具体的に、本発明の印刷装置は、印刷版、ブランケット、および被印刷物を固定・搬送するステージ、ならびに、印刷版表面とブランケット表面とが接して相対的に移動する第一の機構、および、ブランケット表面とステージ上に固定された被印刷物表面とが接して相対的に移動する第二の機構を有しており、ブランケットは金属製シリンダ上に５ｍｍ乃至２０ｍｍのＰＤＭＳゴムがロール状に成形されている。そして、前記の第一の機構は、印刷版表面とブランケット表面が接している時に、ブランケットが回転自由の状態で版またはブランケットのどちらか一方が直動する。さらに、前記の第二の構造は、ブランケット表面と被印刷物表面とが接している時に、ブランケットが回転自由の状態でブランケットまたはステージのどちらか一方が直動する。

さらに、本発明の印刷装置は曲面に対して印刷を行うため、被印刷物の凹凸が大きなものである場合は、転写圧力を一定にするため、ブランケットが上下する機構を有していることが好ましい。そのため、次のような構造を有する。

本発明の印刷装置において、前記の第二の機構は、さらに、被印刷物の高さに応じてブランケットが上下する構造を有することができる。具体的に、ブランケットが上下する構造とは、シリンダの支持部にエアシリンダ、またはカムを有する構造である。

本発明の印刷装置は、厚いブランケットを有してブランケットがつれ回りする構造をとることで、２つの効果を得ることができる。

第一に、厚いブランケットを用いることで、曲面（湾曲したような基板）に対してもパターンを印刷することができる。

第二に、厚いブランケットを用いることで印刷版または基板との接触面積が増し摩擦抵抗が大きくなるので、ブランケットを回転自由な状態にして印刷版とブランケットが相対的に直動すると、ブランケットがつれ回りし、周速のずれが生じることなく受理を行うことができる。同様に、ブランケットと基板とがつれ回りすることで、周速のずれなく転写を行うことができる。

以上により、本発明は、曲面に対してエレクトロニクス用途に耐え得るような微細なパターンを精度よく印刷可能な印刷装置を提供することができる。

また、被印刷物の高さに応じてブランケットを上下させる機構を設けることで、転写圧力を一定にし、より精細な印刷を行うことができるようになる。

本発明の印刷装置の構成を説明する図。本発明の印刷装置が有するブランケットの構造を説明する斜視図。本発明の印刷装置がとり得る構造の１つの形態を説明する図。

次に、本発明の印刷装置を実施する具体的な形態について、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
本発明の印刷装置の構成を図１に示す。本発明の印刷装置１０１は、ブランケット１０２、印刷版１０３、被印刷物（基板）１０５を固定するステージ１０４を有する。本実施の形態では、前記手段の項で述べた第一の機構、および第二の機構として、ブランケットおよびステージを直動させるリニアレール１０６を有する構成を示す。この構造は、ブランケットの回転に沿うように版およびステージが図１中の矢印方向へ直動することで、受理および転写を行える構造である。

また、版およびステージは印刷機筐体に固定し、ブランケットをスライドレール上に固定して直動させることにより、受理および転写を行える構造としても良い。また、本発明では印刷平版を用いる構成について述べているが、ロール版を用いる構造としてもよい。その場合、第一の機構はロール版を回転させるモータとなる。

本発明の印刷装置は、厚いブランケットを有して受理・転写時にブランケットロールが摩擦によりつれ回りすることを特徴とする。
まず、ブランケットについて図２で説明する。ブランケット１０２は、金属製のシリンダ２０１を軸にしてブランケットゴム２０２がロール状に設けられている。ブランケットゴムは、版表面や基板表面と接して摩擦力が生じ、かつ、受理・転写時に適切な圧力が印加できるように、５ｍｍ以上２５ｍｍ以下の厚さを有することが好ましい。これは、ブランケットゴムが薄すぎるとつれ回りせず、厚すぎると印刷不良が生じるためである。

次に、つれ回りする構造について説明する。
受理、転写時に、ブランケットロールの回転を自由にするためには、例えば、ブランケットの支持部、またはシリンダ内部または外部にベアリングを設けることができる。また、受理、転写開始時にブランケットの角度を制御したい場合は、回転と回転自由が制御できるモータを用いればよい。

そして、ブランケットが回転自由な状態で版またはステージが直動する、または、ブランケットが回転自由な状態でブランケットが直動する構成とすればよい。直動機構はステッピングモータ等を用いたリニアアクチュエータを用いることができる。

さらに、版または基板表面とブランケット表面が接するように、版または基板の高さを上下する、またはブランケットを上下する機構を設ける。以上、ブランケットが回転自由になる機構、ブランケットと版およびステージが相対的に直動する機構、並びに、ブランケット、または版およびステージが上下する機構を有することで、ブランケットと版、または基板とがつれ回りする構造をとることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の印刷装置がとりうる別の構成について説明する。本発明の印刷装置は、曲面を有する基板にも印刷可能とするため、転写時には基板の高さに応じてブランケットが上下する機構を有する。例えば、基板の高さが局所的に大きく変わる場合、基板の高さが高い所では転写圧力が高くなり、基板の高さが低いところでは転写圧力が低くなる。転写の圧力が変化すると、ブランケットの変形量が変化し、転写パターンが歪む原因となるため、転写時の圧力は一定であることが好ましい。

従って、ブランケットの支持部に外部からの圧力を緩和する機構を有する。そのために、本発明の印刷装置は基板の高さが高い場合にはブランケットが上方に動いてブランケットと基板との間の圧力を一定にする機構を設けることができる。

この機構のとり得る一つの形態について、図３を用いて説明する。ブランケット１０２のシリンダ２０１は、高さ調節機構３０１を介して印刷装置に支持されている。具体的な高さ調節機構としては、エアシリンダを設けることができる。また、カムを用いて高さを変更することも可能である。カムは、機械的構造のみに依存するので、圧力の強弱に対する速い追従性を実現することができる。

このように、ブランケットの高さ調節機構を設ける場合、ブランケットの支持は片持ちではなく、図３に示すように両持ちであることが好ましい。

１０１印刷装置
１０２ブランケット
１０３印刷版
１０４ステージ

Claims

印刷平版、ブランケット、および被印刷物を固定・搬送するステージ、ならびに、
前記印刷平版表面と前記ブランケット表面とが接して相対的に移動する第一の機構、および、
前記ブランケット表面と前記被印刷物表面とが接して相対的に移動する第二の機構を有し、
前記ブランケットは金属製シリンダ上に厚さ５ｍｍ乃至２０ｍｍのＰＤＭＳゴムがロール状に設けられ、
前記第一の機構は、前記印刷平版表面と前記ブランケット表面とが接する時に、前記ブランケットが回転自由の状態で前記印刷平版または前記ブランケットのどちらか一方が直動し、
前記第二の構造は、前記ブランケット表面と前記被印刷物表面とが接する時に、前記ブランケットが回転自由の状態で前記ブランケットまたは前記ステージのどちらか一方が直動することを特徴とする印刷装置。
請求項１記載の印刷装置において、前記第二の機構は前記被印刷物の高さに応じて前記ブランケットが上下する構造を有することを特徴とする印刷装置。
請求項２記載の印刷装置において、前記ブランケットが上下する構造は、前記シリンダ支持部にエアシリンダ、またはカムを有することを特徴とする印刷装置。