JP6798281B2 - 印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、除去版を使用した反転印刷法による印刷装置、及び、印刷方法に関するものである。

一般に、印刷は、印刷版にインクを盛り、紙などの媒体へ転写することにより、大量の画像や文字を複製するものである。このような従来の印刷では、印刷版に形成したインクパターンを、媒体へ精度良く転写することに注力されており、数多くの印刷手法が提案されてきた。また、半導体などの分野では、機能性材料をパターニングする印刷手法も数多く知られている。

特許文献１に記載の発明では、ブランケット上にインクのベタ塗布面を形成しておき、除去版と呼ばれるネガパターンの凸版により、ベタ塗布面から不要部分を除去して、残ったポジパターンのインクを印刷基材へ転写して印刷する反転印刷法が提案されている。この方式によれば、インク塗布面から不要インクを取り除いたパターンが形成できることから、インク流動の影響が少なく、平坦度が高く、高精細なパターンを印刷できる。

特許文献２に記載の発明では、特許文献１の反転印刷において、平版の親撥インクパターンが形成された除去版でインク膜を除去する印刷手法が提案されている。平板の除去版を使用することにより、凸版の除去版で発生するインク膜の底打ち現象による転写不良の発生が抑えられ、より品質の高い高精度なインクパターンを得ることができる。

特許第３６８９５３６号明細書 特開２０１６−１０９６５号公報

しかしながら、特許文献１、及び、特許文献２に記載の発明では、どちらも固定された印刷版を使用することから、版洗浄によるライン速度の低下や、版を作製するための時間とコストがかかるという問題があった。また、多版の印刷を行う場合には、固定された印刷版を使用すると、歪のフィードバックが原理的に不可能であるという問題もあった。

従って、本発明は、このような従来の問題点を解決するために、除去基材に、所望のパターンに対応する形状を有し、インクに対して接着力を有する除去パターンを形成した無版の除去版を使用する印刷装置、及び、印刷方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の印刷装置は、転写胴にインクを塗布してインク塗布面を形成する機構と、除去基材、及び、所望のパターンに対応する形状に形成され、上記インクに対して接着力を有する除去パターンを含む無版の除去版を形成する機構と、上記インク塗布面が形成された上記転写胴を、上記無版の除去版上を転動させ、上記除去パターンに対応する位置の上記インク塗布面の上記インクを転写除去する機構と、上記転写除去により残った上記転写胴の上記インク塗布面の上記インクを印刷基材へ転写し印刷パターンを形成する機構とを備えたことを特徴とする。

また、上記除去パターンは、インクジェット印刷により形成されるものとしてもよい。

また、上記除去パターンは、上記インクジェット印刷により上記除去基材に対して形成されるものとしてもよい。

また、上記除去基材には、予め親撥インクパターンが形成され、上記除去パターンは、形成された親インクパターンに上記インクジェット印刷により形成されるものとしてもよい。

また、上記除去パターンは、上記転写胴の上記インク塗布面に対して上記インクジェット印刷により形成され、上記除去パターンは、不要インクと共に上記除去基材としての除去胴により、取り除かれるものとしてもよい。

また、上記除去パターンは、熱転写印刷により形成されるものとしてもよい。

また、上記除去パターンは、電子写真印刷により形成されるものとしてもよい。

また、上記除去パターンの構成材料は、粘着材料、又は、上記印刷基材より親インク性が高い材料であるものとしてもよい。

また、上記印刷装置が連続的に複数接続され、複数のインクを積層して印刷する積層対応の印刷装置であって、上記印刷基材に上記印刷パターンが印刷された後、上記印刷パターンの光学的な位置を測定する光学センサと、測定された上記光学的な位置に基づき、次の印刷に使用する上記除去パターンの位置を補正する補正演算手段とを備えるものとしてもよい。

本発明の印刷装置によれば、反転印刷において、従来の固定版から無版の反転印刷が可能となり、固定版の抱える従来の問題を解消でき、さらに、材料と除去パターンの切り替えを容易にし、異なった材料とパターンを連続的に積層することができる。

また、機能性材料をパターニングする場合には、膜厚が一様なインク塗布面を形成した後、除去版によりインクを転写除去するため、インク流動性、転写性、乾燥性を考慮した添加材料をインクに加える必要がなく、インク材料に混ぜ物がなく、より純粋なものを使用でき、出来上がった機能性材料の特性を単純に高めることができる。

本発明の第１の実施形態の印刷装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の印刷装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態の印刷装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態の印刷装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態の印刷装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態の印刷装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態の印刷装置１００の構成を示すブロック図である。

図１において、印刷装置１００は、転写胴１１１と、インク塗布機１１２と、乾燥機１１３と、インク塗布面１１４とを備える。

転写胴１１１は、円筒形状を有し、金属材料で形成され、インク１０をベタ塗りできる表面を有する。転写胴１１１の表面の材質としては、インク１０をはじくことがない材料であればどんなものでも構わないが、インク濡れ性やインク溶媒吸収性の優れたシリコーンゴムで形成されたブランケット材を表面に形成するものとしてもよい。なお、転写胴１１１の表面は、反転印刷のパターン表面の平滑性に直結しているため、平滑性が求められるパターンを印刷する場合には、平滑性を高く保つ必要がある。また、転写胴１１１としては、ここではロールツーロール方式を想定した円筒形状のものとしたが、これには限定されず、ベルト形状の構成でもよく、枚葉印刷の装置構成であれば、板状の構造でもよい。

インク塗布機１１２は、転写胴１１１の表面にインク塗布面１１４を形成する装置である。インク塗布機１１２としては、インク１０の材質や膜厚に合わせて適宜選択すればよく、ダイコート、スプレーコート、ミストコート、カーテンコート、グラビアコート、ナイフコートなどが選択可能である。インク塗布面１１４の厚さは、インク１０自体の凝縮力と、除去パターン１２３とインク１０の密着力による引き合いによりちぎれ現象が発生するため、インク塗布面１１４を薄くするか、凝縮力の低いインク１０を使用することが望ましく、これによりパターニングの再現性が高まる。

乾燥機１１３は、転写胴１１１の表面に形成されたインク塗布面１１４を乾燥させる装置である。インク塗布面１１４の状態は、乾燥状態によって変化するため、乾燥機１１３は、インク１０の材質や膜厚にあわせて、適宜選択可能である。

インク塗布機１１２、及び、乾燥機１１３は、転写胴１１１にインク１０を塗布してインク塗布面１１４を形成する機構を構成する。

印刷装置１００は、更に、除去基材１２１と、インクジェット装置１２２と、除去パターン１２３とを備える。

除去基材１２１は、除去パターン１２３を保持するための基材であり、離形処理を表面に施したプラスチックフィルム、または、金属箔等から適宜選択される。除去基材１２１の表面は、インク１０との接着性が高いと、除去パターン１２３以外にインク１０が転写される可能性があるため、撥インク処理をしておくことが望ましい。撥インク処理としては、フッ素系やシリコーン系の処理膜を予め除去基材１２１に形成しておくことなどが選択可能である。

インクジェット装置１２２は、除去基材１２１に、所望のパターンに対応する除去パターン１２３を形成する装置である。インクジェット装置１２２としては、インク１０に合わせて適宜選択可能である。

除去パターン１２３は、インク塗布面１１４から不要なインク１０を取り除くものである。除去パターン１２３の材質としては、インク１０に合わせて適宜選択すればよいが、予め密着力を有する粘着材料、または、後述する印刷基材１４２より親インク性が高い材料、例えば加熱により密着力が発現する材料等が選択できる。除去基材１２１と転写胴１１１の材質としては、転写胴１１１の表面とインク１０との密着力より、インク１０と除去パターン１２３の密着力が高く、インク１０と非パターン部である除去基材１２１の表面との密着力が低い条件であればよい。

インクジェット装置１２２は、除去基材１２１、及び、所望のパターンに対応する形状に形成され、インク１０に対して接着力を有する除去パターン１２３を含む無版の除去版を形成する機構を構成する。

印刷装置１００は、更に、除去用圧胴１３１を備える。

除去用圧胴１３１は、円筒形状を有し、適正な印圧を加えて、インク塗布面１１４が形成された転写胴１１１に、除去パターン１２３が形成された除去基材１２１を押し付ける装置である。除去パターン１２３に対応する位置にある転写胴１１１のインク塗布面１１４のインク１０は、転写除去される。

除去用圧胴１３１は、インク塗布面１１４が形成された転写胴１１１を、無版の除去版上を転動させ、除去パターン１２３に対応する位置のインク塗布面１１４のインク１０を転写除去する機構を構成する。

印刷装置１００は、更に、転写用圧胴１４１と、印刷基材１４２と、印刷パターン１４３とを備える。

転写用圧胴１４１は、円筒形状を有し、適正な印圧を加えて、転写除去されたインク塗布面１１４を有する転写胴１１１に、印刷基材１４２を押し付ける装置である。転写胴１１１に残されたインク塗布面１１４のインク１０は、印刷基材１４２に転写され、印刷パターン１４３が形成される。

印刷基材１４２としては、インク１０をはじかない材質であればどんなものでも構わないが、紙やフィルム、半導体材料などが選択できる。

転写用圧胴１４１は、転写除去により残った転写胴１１１のインク塗布面１１４のインク１０を印刷基材１４２へ転写し印刷パターン１４３を形成する機構を構成する。

以上のように本発明の第１の実施形態の印刷装置１００によれば、インクジェット装置１２２を使用して、除去基材１２１に除去パターン１２３を塗布して無版の除去版を形成することにより、反転印刷において、従来の固定版から無版の反転印刷が可能となり、固定版の抱える問題を解消し、さらに、材料と除去パターンの切り替えを容易にし、異なった材料とパターンを連続的に積層することができる。

また、機能性材料をパターニングする場合には、膜厚が一様なインク塗布面を形成した後、除去版によりインクを転写除去するため、インク流動性、転写性、乾燥性を考慮した添加材料をインクに加える必要がなく、インク材料に混ぜ物がなく、より純粋なものを使用でき、出来上がった機能性材料の特性を単純に高めることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図２は、本発明の第２の実施形態の印刷装置２００の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す第１の実施形態の印刷装置１００と同様の構成要素には、同様の符号を付し、説明を省略する。

図２において、本発明の第２の実施形態の印刷装置２００は、撥インク層２２４と、レーザ露光機２２５とを備えることが、本発明の第１の実施形態の印刷装置１００と異なり、それ以外の構成は同じである。

図２に示す、印刷装置２００では、除去基材２２１の表面に撥インク層２２４が形成される。次に、レーザ露光機２２５により、パターンマスクを介してＵＶ光を照射する、または、ＵＶレーザ光により直描することにより、撥インク層２２４をパターンアッシング処理し、予め除去基材２２１の表面に親撥パターンを形成しておく。パターンアッシング処理により除去された部分には、親インク性の除去基材２２１の表面が現れる。

この後、第１の実施形態の印刷装置１００と同様に、親インク性の除去基材２２１の表面に選択的に、除去パターン２２３がインクジェット装置２２２により塗布される。このように、除去基材２２１に予め親撥パターンを形成することにより、インク濡れ広がりを抑制でき、高精細な除去パターン２２３を形成できる。

インクジェット装置２２２と、レーザ露光機２２５は、除去基材２２１、及び、所望のパターンに対応する形状に形成され、インク１０に対して接着力を有する除去パターン２２３を含む無版の除去版を形成する機構を構成する。

以上のように本発明の第２の実施形態の印刷装置２００によれば、第１の実施形態の印刷装置１００と同様の効果を得ることができ、さらに、インク濡れ広がりを抑制でき、高精細な除去パターンを形成できる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

図３は、本発明の第３の実施形態の印刷装置３００の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す第１の実施形態の印刷装置１００と同様の構成要素には、同様の符号を付し、説明を省略する。

図３において、本発明の第３の実施形態の印刷装置３００は、除去基材１２１の代わりに、除去胴３２１と、クリーニング機３３１を備え、除去パターン３２３は、転写胴３１１に形成されたインク塗布面３１４にインクジェット装置３２２により直接塗布されることが、本発明の第１の実施形態の印刷装置１００と異なり、それ以外の構成は同じである。

図３に示す、印刷装置３００では、除去パターン３２３は、インクジェット装置３２２により転写胴３１１に形成されたインク塗布面３１４に直接塗布され、除去胴３２１により不要なインク１０と共に取り除かれ、インクパターンが形成される。次に、除去胴３２１で除去された不要なインク１０は、クリーニング機３３１により回収される。なお、除去胴３２１の表面は、撥インク処理されていることが望ましい。また、転写胴３１１とインク塗布面３１４の密着力より、除去胴３２１と除去パターン３２３の密着力が大きくなるように、構成材料を調整する必要がある。

インクジェット装置３２２と、除去胴３２１は、除去基材、及び、所望のパターンに対応する形状に形成され、インク１０に対して接着力を有する除去パターン３２３を含む無版の除去版を形成する機構を構成する。また、除去胴３２１は、インク塗布面３１４が形成された転写胴３１１を、無版の除去版上を転動させ、除去パターン３２３に対応する位置のインク塗布面３１４のインク１０を転写除去する機構を構成する。

以上のように本発明の第３の実施形態の印刷装置３００によれば、第１の実施形態の印刷装置１００と同様の効果を得ることができ、さらに、インクジェット装置１２２及び除去基材１２１を除いた簡易な構成とすることができる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。

図４は、本発明の第４の実施形態の印刷装置４００の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す第１の実施形態の印刷装置１００と同様の構成要素には、同様の符号を付し、説明を省略する。

図４において、本発明の第４の実施形態の印刷装置４００は、除去基材１２１と除去用圧胴１３１の代わりに、熱転写フィルム４２１とサーマルヘッド４２２を備えることが、本発明の第１の実施形態の印刷装置１００と異なり、それ以外の構成は同じである。

図４に示す、印刷装置４００では、除去基材として、加熱により粘着性が発現する材料が形成された熱転写フィルム４２１を使用する。熱転写フィルム４２１は、サーマルヘッド４２２の加熱により除去パターンを書き込み、インク塗布面４１４から不要なインク１０を取り除く。熱源にレーザを使用する場合には、熱転写フィルム４２１に光熱変換層を設けるものとしてもよい。

サーマルヘッド４２２は、除去基材、及び、所望のパターンに対応する形状に形成され、インク１０に対して接着力を有する除去パターンを含む無版の除去版を形成する機構と、インク塗布面４１４が形成された転写胴４１１を、無版の除去版上を転動させ、除去パターンに対応する位置のインク塗布面４１４のインク１０を転写除去する機構を構成する。

以上のように本発明の第４の実施形態の印刷装置４００によれば、サーマルヘッド４２２を使用して熱転写フィルム４２１を加熱して無版の除去版を形成することにより、反転印刷において、従来の固定版から無版の反転印刷が可能となり、固定版の抱える問題を解消し、さらに、材料と除去パターンの切り替えを容易にし、異なった材料とパターンを連続的に積層することができる。

次に、本発明の第５の実施形態について説明する。

図５は、本発明の第５の実施形態の印刷装置５００の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す第１の実施形態の印刷装置１００と同様の構成要素には、同様の符号を付し、説明を省略する。

図５において、本発明の第５の実施形態の印刷装置５００は、インクジェット装置１２２と除去用圧胴１３１の代わりに、電子写真装置５２２とホットロール５３１を備えることが、本発明の第１の実施形態の印刷装置１００と異なり、それ以外の構成は同じである。

図５に示す、印刷装置５００では、除去パターン５２３として、色材トナーの代わりに、トナーバインダ樹脂を主材料としたトナー材料などを使用する。除去パターン５２３は、電子写真装置５２２により、除去基材５２１に印刷される。除去パターン５２３が形成された除去基材５２１は、ホットロール５３１により加熱され、トナー材料により形成された除去パターン５２３にインク１０の不要部分が転写され、印刷基材５４２に転写するインクパターンが形成される。電子写真装置５２２としては、除去パターン５２３の材質に合わせて、適宜選択される。

電子写真装置５２２は、除去基材５２１、及び、所望のパターンに対応する形状に形成され、インク１０に対して接着力を有する除去パターン５２３を含む無版の除去版を形成する機構を構成する。ホットロール５３１は、インク塗布面５１４が形成された転写胴５１１を、無版の除去版上を転動させ、除去パターン５２３に対応する位置のインク塗布面５１４のインク１０を転写除去する機構を構成する。

以上のように本発明の第５の実施形態の印刷装置５００によれば、電子写真装置５２２とホットロール５３１を使用して無版の除去版を形成することにより、反転印刷において、従来の固定版から無版の反転印刷が可能となり、固定版の抱える問題を解消し、さらに、材料と除去パターンの切り替えを容易にし、異なった材料とパターンを連続的に積層することができる。

次に、本発明の第６の実施形態について説明する。

図６は、本発明の第６の実施形態の印刷装置６００の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す第１の実施形態の印刷装置１００と同様の構成要素には、同様の符号を付し、説明を省略する。

図６において、本発明の第６の実施形態の印刷装置６００は、複数のインク１１、１２を連続的に積層して印刷する積層対応の印刷装置である。

積層対応の印刷装置６００は、第１のインク１１を印刷する第１の印刷装置６１と、第２のインク１２を印刷する第２の印刷装置６２とを備える。なお、第１の印刷装置６１と、第２の印刷装置６２の各構成要素は、図１に示す第１の実施形態の印刷装置１００の構成と同じである。同様の構成要素には、同様の符号を付し説明を省略する。また、ここでは、第１の印刷装置６１と、第２の印刷装置６２の２台の印刷装置を接続する構成を示したが、これには限定されず、更なる印刷装置を接続するものとしてもよく、接続される印刷装置の台数は２台には限定されない。

印刷装置６００は、更に、光学センサ６５１と、補正演算機６５２とを備える。

光学センサ６５１は、第１の印刷装置６１から出力された印刷基材６４２の印刷パターン６４３の位置を読み取り、補正演算機６５２に読み取ったデータを送出する。

補正演算機６５２は、光学センサ６５１からのデータに基づき、第１の印刷装置６１から出力された印刷基材６４２の印刷パターン６４３に生じた歪を検出し、次段の印刷装置である第２の印刷装置６２の除去基材６２１´に形成する除去パターン６２３´の見当ずれを補正したパターンを第２のインクジェット装置６２２´に出力する。第２のインクジェット装置６２２´は、見当ずれを補正したパターンに基づき除去パターン６２３´を形成する。

印刷基材６４２及び印刷パターン６４３、６４３´などは、印刷装置６１、６２内部で、乾燥による収縮などにより歪が発生する可能性がある。この場合、従来の固定版を使用した場合には、歪の補正を行うのは困難であるが、本発明の第６の実施形態の印刷装置６００によれば、無版の除去版を使用するため、前段の印刷で生じた歪による見当ずれを補正して、後段の印刷を行うことができる。

以上のように、本発明の第６の実施形態の印刷装置６００によれば、第１の実施形態の印刷装置１００と同様の効果を得ることができ、さらに、光学センサ６５１、及び、補正演算機６５２を設けることにより、無版の除去版を使用するため、前段の印刷で生じた歪による見当ずれを補正して、後段の印刷を行うことができる。

以上のように、本発明によれば、反転印刷において、従来の固定版から無版の反転印刷が可能となり、固定版の抱える問題を解消し、さらに、材料と除去パターンの切り替えを容易にし、異なった材料とパターンを連続的に積層することができ、また、無版の除去版を使用するため、前段の印刷で生じた歪による見当ずれを補正して、後段の印刷を行うことができる印刷装置、及び、印刷方法を提供できる。

１０ インク
１１ 第１のインク
１２ 第２のインク
６１ 第１の印刷装置
６２ 第２の印刷装置
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 印刷装置
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１、６１１´ 転写胴
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２ インク塗布機
１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３、６１３´ 乾燥機
１１４、２１４、３１４、４１４、５１４ インク塗布面
１２１、２２１、５２１、６２１ 除去基材
１２２、２２２、３２２ インクジェット装置
１２３、２２３、３２３、５２３、６２３、６２３´ 除去パターン
１３１、２３１、５３１ 除去用圧胴
１４１、２４１、３４１、４４１、５４１、６４１、６４１´ 転写用圧胴
１４２、２４２、３４２、４４２、５４２、６４２ 印刷基材
１４３、２４３、３４３、４４３、５４３、６４３ 印刷パターン
２２４ 撥インク層
２２５ レーザ露光機
３２１ 除去胴
３３１ クリーニング機
４２１ 熱転写フィルム
４２２ サーマルヘッド
５２２ 電子写真装置
５３１ ホットロール
６１２ 第１のインク塗布機
６１２´ 第２のインク塗布機
６１４ 第１のインク塗布面
６１４´ 第２のインク塗布面
６２２ 第１のインクジェット装置
６２２´ 第２のインクジェット装置
６４３´ 積層印刷パターン
６５１ 光学センサ
６５２ 補正演算機

Claims (9)

1. 転写胴にインクを塗布してインク塗布面を形成する機構と、
   除去基材、及び、所望のパターンに対応する形状に形成され、前記インクに対して接着力を有する除去パターンを含む無版の除去版を形成する機構と、
   前記インク塗布面が形成された前記転写胴を、前記無版の除去版上を転動させ、前記除去パターンに対応する位置の前記インク塗布面の前記インクを転写除去する機構と、
   前記転写除去により残った前記転写胴の前記インク塗布面の前記インクを印刷基材へ転写し印刷パターンを形成する機構と
   を備えたことを特徴とする印刷装置。
2. 前記除去パターンは、インクジェット印刷により形成されることを特徴とする請求項１に記載された印刷装置。
3. 前記除去パターンは、前記インクジェット印刷により前記除去基材に対して形成されることを特徴とする請求項２に記載された印刷装置。
4. 前記除去基材には、予め親撥インクパターンが形成され、前記除去パターンは、形成された親インクパターンに前記インクジェット印刷により形成されることを特徴とする請求項３に記載された印刷装置。
5. 前記除去パターンは、前記転写胴の前記インク塗布面に対して前記インクジェット印刷により形成され、前記除去パターンは、不要インクと共に前記除去基材としての除去胴により、取り除かれることを特徴とする請求項２に記載された印刷装置。
6. 前記除去パターンは、熱転写印刷により形成されることを特徴とする請求項１に記載された印刷装置。
7. 前記除去パターンは、電子写真印刷により形成されることを特徴とする請求項１に記載された印刷装置。
8. 前記除去パターンの構成材料は、粘着材料、又は、前記印刷基材より親インク性が高い材料であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載された印刷装置。
9. 請求項１に記載の印刷装置が連続的に複数接続され、
   複数のインクを積層して印刷する積層対応の印刷装置であって、
   前記印刷基材に前記印刷パターンが印刷された後、前記印刷パターンの光学的な位置を測定する光学センサと、
   測定された前記光学的な位置に基づき、次の印刷に使用する前記除去パターンの位置を補正する補正演算手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。

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