JP2017132052A - 印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】曲面など立体的な加工が施された被印刷体の形状に応じて、追従可能な可とう性を有するブランケットを備えたことを特徴とするグラビアオフセット印刷装置を提供することである。
【解決手段】所定方向に回転するブランケットと、ブランケットを保持するブランケット胴と、被印刷体を保持するステージと、を備え、ブランケットの材料はシリコーンゴムであり、前記シリコーンゴムの硬度が５°以上３０°以下であるオフセット印刷装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、オフセット方式で立体物への印刷を行なう印刷装置及びブランケットに関する。

グラビアオフセット印刷は、版に刻まれたパターンをスクリーン印刷やインクジェットなどの印刷方式よりも忠実に再現できること、フォトリソグラフィー法と比べて必要な工程が少なくて済むこと、などからプリンテッドエレクトロニクスにおいて、プラズマディスプレイパネルの配線やタッチパネルの信号配線の印刷用としてこれまで検討されてきた。

特に、グラビアオフセット印刷は、フォトリソグラフィー法に匹敵する細かい印刷が出来ること、フォトリソグラフィー法に比べ基材選択の自由度が高い。

近年、ウェアラブルといった分野などで、曲がった基材など曲面を持つ基材へ配線を配置する動きがある。

このような曲面への配線を、印刷を用いて行なうことを考えた場合、曲面形状等に加工された基材に印刷する、印刷後に基材を加工し曲面に沿わせる、のいずれかの方法が必要となる。

しかしながら金属配線とちがい、プリンテッドエレクトロニクスで使用される導電性インキは、硬化させると曲げに弱くなってしまい、印刷・硬化後に基材を加工すると断線してしまう。よって印刷したものを立体に加工することは難しく、立体物への直接印刷が求められている。

このようなことを可能にするために、曲面など立体的な加工がされた基材への印刷の実現が求められている。

従来のグラビアオフセット印刷は、平らなステージ、もしくは圧胴上に基材を保持し、版からインキを転写したブランケットを回転させながら接触させることによって印刷を行なう。

現在曲面などへの印刷方式として、インクジェット方式がよく取り上げられている。しかしながら、インクジェット方式に使用されるインキは粘度が低く、印刷された液滴にダレが生じてしまう。特殊な基材を用いない限り、グラビアオフセット方式よりも細線を印刷するのは難しい。

曲面に印刷する従来技術として、版のインキを曲面パッドに転写し、これを被写体上に印刷する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この印刷法は、被写体の形状によって、転写に用いるパッド（ブランケット）の形状を適宜変更する必要がある。しかも被写体曲面への追従や印刷の仕上がりは、パッドの弾性によるところが大きく、コントロールが難しくなってしまうという問題がある。

特開昭６０−１５７８６４号公報

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、曲面形状を持つ被印刷体への印刷を可能とするオフセット印刷装置及びブランケットを提供するものである。

上記課題を解決するための本発明の一局面は、所定方向に回転するブランケットと、ブランケットを保持するブランケット胴と、被印刷体を保持し、その表面をブランケットが回転して移動するステージと、を備え、ブランケットの材料はシリコーンゴムであり、シリコーンゴムの硬度が５°以上３０°以下であるオフセット印刷装置である。
本発明の別の一局面は、円筒形状を有するブランケット胴の外周に備えられ、硬度が５°以上３０°以下であるシリコーンゴムによって形成されるブランケットである。

本発明によれば、曲面形状を持つ被印刷体への印刷を可能とするオフセット印刷装置およびブランケットを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るブランケットから曲面状基材へのインキの再転写工程の概要を示す切断部端面図である。 本発明の一実施形態に係るブランケットの概要を示すブランケット胴軸方向における切断部端面図である。 本発明の一実施形態に係るインキ充填（ドクタリング）工程の概要を示す切断部端面図である。 本発明の一実施形態に係るブランケットへのインキの転写工程の概要を示す切断部端面図である。 本発明の一実施形態に係るブランケットから曲面状基材へのインキの再転写工程の概要を示す切断部端面図である。 本発明の一実施形態に係るブランケットから曲面状基材へのインキの再転写工程の概要を示す切断部端面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。

［実施形態１］
図１は、本実施形態に係るブランケットから曲面状基材へのインキの再転写工程の概要を示す切断部端面図である。
ブランケット４の詳細は以下で説明するが、ブランケット４は、円筒形状を有するブランケット胴６の外周に備えられる。さらにブランケット４とブランケット胴６との間には、空洞１６部を備えて構成されている。図１は、ブランケット４に転写されたインキ１８（図示しない）を、ステージ１２上に配置された曲面形状をもつ被印刷体８に対し転写を開始した状態を示す。ブランケット４が所定方向に回転移動し被印刷体８に接触した時、ブランケット４は被印刷体の形状に追従して変形する。これにより、曲面形状を有する被印刷体８への印刷が可能となる。

ブランケット胴６の形状は、円筒形状である。ブランケット胴６の外周にはブランケット胴６とブランケット４を固定する部分を除いて、ブランケット胴６とブランケット４の間には、空洞部１６が備えられる。ブランケット４はブランケット胴６に固定する部分（例えば円筒状に成型したブランケット４の両端部）以外はブランケット胴６と接触することはない。

図２を参照しながら、本実施形態に係るブランケットについてさらに説明する。

図２は本実施形態に係る、ブランケット胴６及びブランケット胴６に接続されるブランケット４の切断部端面図である。
ブランケット４は円筒状に形成されておりブランケット胴６に固定する部分を除いてブランケット胴３に触れてはおらずブランケット胴６とブランケット４の間には空洞１６が設けられている。ブランケット４は、本例は円筒状だが、形状はこれに限らず、例えばタンポ印刷に用いられる茶巾袋状のものでも構わない。

本実施形態１では、ブランケット胴６に空孔１４が多数設けている。空洞１６はブランケット胴６に設けた空孔１４を介して流体で満たされている。図示しないが流体を供給する装置及び流体を介して空洞１６内の圧力を測定する装置をさらに備えていてもよい。空洞１６内を流体で満たし圧力をかけることで、ブランケット４の形状やブランケット４から被印刷体８へインキを転写する際の印圧を制御する。

また図示しないが、本発明の印刷装置は導入する流体の温度制御を行なう機構を設けていてもよい。例えばブランケット４は、印刷を続けていくとインキ１８の溶剤成分で膨潤して、印刷線が太くなったり、溶剤成分を吸収できなくなり版１０からインキ１８が取れなくなったりすることがある。この場合、空洞内の流体を加熱することによりブランケット４内部を温め、溶剤を蒸発させる方法。または、インキ１８の温度を上げてインキ１８内部の溶剤の放散を促進させる方法等によって、これを防ぐことが出来る。一方冷却機構は、加熱機構により加熱されたブランケット４を冷却し、ブランケット４表面を適正な温度に調整することが可能である。

空洞１６内を満たす流体の導入手段は、空孔に限る必要はなく、針状のノズルでもよい。また導入手段の個数にも制限はなく、ブランケット胴６に無数に設けても良いし、一箇所だけでもよい。ブランケット４の形状に合わせて適宜選択出来る。さらに空洞１６内を満たす流体は、用途により気体及び液体を選択出来る。また、ブランケット４の物性を変えてしまうもので無ければ特に限定はされない。例えば、流体として液体を選択することでブランケット４の印刷時の負荷容量を大きくすることができる。気体を選択すると空洞１６内の温調が容易となりブランケット４の温度制御が容易となる。

［印刷方法］
図３はドクタリングと呼ばれる印刷工程の概要を示す切断部端面図である。

版１０は使用者が印刷したい所定のパターンがくぼみによって表現されている。くぼみの作製方法や版の材質、形状は特に限定されるものではなく、ウェットエッチングで作製してもよいし、イオンビームなどのドライエッチングでも良い。また版１０の形状は平状である必要は無く、シリンダー状でも構わないし材質もガラス、金属、樹脂等が使用できる。
本工程では、はじめに版６の面上にインキ１８を供給する。インキ１８の供給位置は特に限定されるものではないが、ドクター２付近にまとめて供給するのが好ましい。このようにインキを供給することで、ドクター２の移動によって版１０のパターンにインキを所定の量充填することが可能となる。ドクター２の形状は、公知の形状で構わない。

次に、ドクター２を版１０の面上で、版１０の表面に沿って、図面３の右矢印方向に移動することによって版表面に載せられたインキ１８を掻き、版１０のパターンにインキ１８を充填する操作を行なう。これがドクタリングと呼ばれる工程である。
ドクター２は先端が直線形状をしている。ドクター２は、版１０のパターン部にインキ１８を供給すると共に版１０のパターン外（非画線部と呼ぶ）のインキ１８を掻き取る役割を持っている。

また、図示しないが、ドクタリング後に版６後方に残ったインキ１８を版表面に塗り拡げるコートドクターをさらに備えていてもよい。特に乾燥しやすいインキを使用する場合、ドクタリングによってパターン内部に充填されたインキ１８の乾燥を防ぐため、必要なとき以外はインキ１８で版表面を覆っておくことが望ましい。もちろん、ディスペンサやインクジェット等、印刷動作後に直ちに版全体をインキで覆うことができる機構を備えているならば、コートドクターはなくても良い。

図４は版１０に充填されたインキ１８をブランケット４に転写する工程の概要を示す切断部端面図である。
版１０上をブランケット４が転がることによってインキ１８がブランケット４に転写される。この時、ブランケット４内部の空洞１６の流体圧力を制御することで、ブランケット４が変形しない従来通りのインキの転写も可能である。
またブランケット４の材質は、ニトリルブラジエンゴムやシリコーンゴムが挙げられる。本実施形態では、シリコーンゴムを用いた。シリコーンゴムは表面エネルギーが低いため、版６から転写したインキ１８を基材へ再転写するときにインキ離れがよい。

ブランケット４に版１０からインキ１８を転写した後、ブランケット４上で適度にインキ溶剤成分を吸収させ凝集力を高めた後に被印刷体８へと転写することが好ましい。この時ブランケット４またはインキ１８の温度制御を行うことがより好ましい。これにより、ブランケット４またはインキ１８を加熱してインキ溶剤成分の吸収を促進したり、反対に加熱されたブランケット４を冷却し、ブランケット４表面を適正な温度に調整させたりすることが可能である。
よって、従来方式では不可能だった最適な印刷条件を保つことができる。

ブランケット４のシリコーンゴムは架橋などの比率を変えたり、またシリコーンオイルやシリコーンゲルなどを適宜混合させたりすることにより硬度調整されていてもよい。

また、ブランケット４に用いるシリコーンゴムの硬度はＪＩＳ Ｋ ６２５３−２０１２に示される測定法で５°以上３０°以下が好ましい。この範囲であればブランケット４単体で被印刷体８の曲面形状に追従して変化することが可能となり曲面を有する被印刷体への印刷が可能となる。さらにブランケット４内の空洞１６の流体圧力制御と組み合わせる事により、印刷時に、適度にブランケット４が基材に追従して変形することでより複雑な曲面形状の被印刷体８への印刷が可能となる。

次にブランケット４に転写されたインキ１８を曲面状の被印刷体８に再転写する工程を図５及び図６を用いて説明する。図５、６は、ブランケット４から曲面形状の基材へのインキの再転写工程の概要を示す切断部端面図である。

図５はブランケット４に転写されたインキ１８（図示しない）を、曲面形状をもつ被印刷体８に対し転写を開始した時の図である。空洞１６は空孔１４を介して流体で満たされており、図示しないが流体を供給する装置及び流体を介して空洞１６内の圧力を測定する装置と接続されている。ブランケット４が被印刷体８に接触した時、空洞１６は空孔１４を介して流体を放出する。これにより空洞１０内の圧力を減らすことで、被印刷体８の曲面にブランケット４の形状が追従し変形できる。これにより、曲面形状を有する非印刷体８にインキ１０を転写することが可能となる。従来のブランケット胴６にブランケット４を巻きつけただけの場合、被印刷体８のような曲面形状に対し変形・追従出来ない。そのため、インキ１８を被印刷体８に転写するのは困難である。それに対し、本発明の印刷装置はブランケット４の空洞部の圧力制御により変形が出来る。そのため、印刷時に被印刷体８の曲面に合わせて変形できるようになり、曲面形状を有する被印刷体８への印刷が可能となる。この圧力を測定する装置は、ブランケット４に複数台設けてもよい。圧力を測定する装置を複数台設けることで、ブランケット４の圧力は、局所的に制御することが可能となる。その為、ブランケット４の形状は、曲面形状を有する被印刷体８に対して、より選択的に変形させることが可能となる。また空孔１４を介して空洞１６に注入される流体は、空孔１４毎に変更してもよい。空孔１４毎に空洞１６に注入する流体を変更することで、より詳細に印刷条件を決定することが可能となる。

ブランケット４は、被印刷体８に到達し変形しながら被印刷体８へのインキの転写を開始する。その後、ブランケット胴６の軸をすこし上昇させると共に被印刷体８へ向かって回転し移動することで、ブランケット４は被印刷体８の表面を駆け上がるようにインキの転写が進行する。

図６はブランケット４からのインキの転写工程の後半を示したものである。前半と同様にブランケット４の変形により被印刷体８に沿うようにインキ１８を転写していくことが出来る。

さらにステージ１２には、並進、回転、上昇、下降することが出来る機構を設けておき、ブランケット４の動きに合わせて適宜これらの動作を行ってもよい。これにより、例えばブランケット４の変形によって生じる印刷パターンの歪みなどを補正しながら、印刷を行なうことが可能となる。

本発明の印刷装置は、ブランケット４内の圧力制御により、空洞を設けない従来のグラビアオフセット印刷と同じ工程を踏むことが出来る。従来のグラビアオフセット印刷はパッド印刷では苦手としている細線の印刷はすでに出来ており、平らな形状以外の基材にどのようにそれを転写するかが課題であった。本発明の印刷装置ではこれまでに述べたとおり（段落［００３５］）、この課題を解決した。

以上で説明したように、ブランケット４内に空洞を設け圧力制御することで、ブランケット４の可撓性を自在に制御することが可能となった。これにより、被印刷体８の形状に追従してブランケット４が変形し曲面形状を有する被印刷体８への良好な印刷仕上がりとすることが出来た。従って、本発明によれば、曲面形状を持つ立体物に対しても印刷を行なうことができる。

本発明は、グラビアオフセット方式の印刷装置、立体物への印刷装置等に有用である。

２ ドクター
４ ブランケット
６ ブランケット胴
８ 被印刷体
１０ 版
１２ ステージ
１４ 空孔
１６ 空洞
１８ インキ

Claims (7)

1. 所定方向に回転するブランケットと、
   前記ブランケットを保持するブランケット胴と、
   被印刷体を保持し、その表面を前記ブランケットが回転して移動するステージと、を備え、
   前記ブランケットの材料はシリコーンゴムであり、前記シリコーンゴムの硬度が５°以上３０°以下であるオフセット印刷装置。
2. 前記ブランケット胴と接続される部位を除き、前記ブランケットの内部が空洞である請求項１に記載のオフセット印刷装置。
3. 前記ブランケット内部の空洞に流体を導入する機構を備える、請求項１または２に記載のオフセット印刷装置。
4. さらに温調機構を備える請求項３または４に記載のオフセット印刷装置。
5. 印刷時の前記ブランケットの動きに合わせて、前記ステージが自在に動作する機構を備えた、請求項１から請求項５のいずれかに記載のオフセット印刷装置。
6. 円筒形状を有するブランケット胴の外周に備えられ、
   硬度が５°以上３０°以下であるシリコーンゴムによって形成されるブランケット。
7. 前記ブランケット胴と接続される部位を除き、前記ブランケット胴の外周かつ前記ブランケットの内部が空洞である請求項７に記載のブランケット。