JP5151376B2

JP5151376B2 - 印刷用凹版およびその製造方法

Info

Publication number: JP5151376B2
Application number: JP2007261740A
Authority: JP
Inventors: 誠千々松; 講平原薗; 成邦飯田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2027-10-05
Also published as: JP2009090504A

Description

本発明は転写パット体の弾性を利用して製品基板や製品に品番や規格値等を転写印刷法により形成するための印刷用凹版及びその製造方法に関するものである。

一般に印刷用の版としては、グラビア印刷及びオフセット印刷等の凹版、フレキソ印刷版、活版等の凸版、スクリーン印刷等の孔版が知られている。

この中でも凹版の製作は、金属板或いはガラス板を用い、版下からネガフィルムやポジフィルムの作成、露光、現像、エッチングによる凹版画像セルの形成、水洗等の複雑な工程により製版されている。

また、グラビア印刷等の凹版シリンダーの製作には、更に、銅メッキやクロムメッキなどのメッキ処理が工程をより複雑にしている。しかも現像液などの溶剤を用いるため作業環境も悪く、廃液による公害問題も含んでいるという欠点があった。

そこで、凹版の形成をダイヤモンド針による機械彫刻で行う方法が実用化されるなどの製版工程の改善が進められた。しかしながら、機械彫刻法では機械振動を用いているため動作周波数に限界があり、凹版の形成のための彫刻時間が長いという問題があった。

これらの複雑な工程と処理時間の短縮による製版コストの低減のために、レーザ光の照射等による銅や合成材料を用いた印刷用凹版の製作法が提唱されている。例えば特許文献１には、親水性と親油性をもつ高分子樹脂層をもつ刷版にレーザ光を照射して高分子樹脂層を分解除去してエッチングすることにより製版を作製する技術が記載されている。

また、特許文献２には、銅、アルミニウム、合成材料などの材料で作られた基体の上に、既知の方法で、銅または、亜鉛から成る金属中間層を電気堆積的に積層し、この金属中間層に、同様に電気堆積された亜鉛または、亜鉛合金からなる金属外層を結合する。この金属外層の表面に、クロムまたは金属合金から成る耐磨耗性の材料で作られた被覆層が堆積し、この耐磨耗性の被覆層に直接レーザ光を照射して、その下に存在する金属外層の材料を彫り込むようにしてラスタ凹所を形成することにより、レーザ彫刻が機械彫刻と比較して凹版の形成速度が速く、製版時間を短縮して工程の効率化を達成できる技術が記載されている。
特開平０５−９６６９８号公報特開平０４−２３４６４７号公報

上記印刷用凹版において、上記特許文献１は凹版製作工程を大幅に短縮することができるが、凹版の表面が樹脂などでは硬度不足のために、ドクターブレードで表面を擦るグラビア印刷等ではその耐久性の不足によって、実用性に乏しい。

また、ガラス板凹版を用いたとしても、ドクターブレードにより凹部のエッジ部分が削り取られたり、欠けたりするので、印刷された文字や数字の一部が欠けたり、滲んだりする欠点があった。

また、上記特許文献２は、複数の金属層を積層させる工程をメッキ等の電気堆積法によって実現しているため、工程の簡素化が実現できないこと、廃液問題を解消できないという欠点があった。

さらには、凹版を用いてパット印刷する場合は、図５に示すように（イ）凹版２１の凹部２２に詰め込んだインキ２３が、（ロ）パット部２４を凹部２２に押圧して、（ハ）パット部２４にインキ２３が転写され、（ニ）そのインキ２３を印刷物２６に転写する流れになるが、上記パット部２４にインキ２３が転写されるとき、凹部２２の隅にインキの残渣２５が残り、パット部２４に転写されたインキ２３の端部が欠落した状態となり、それを印刷物２６に印刷したときに、インキ２３の欠落部が印刷面となり、転写されたインキ２３の形状がだれてしまい、鮮明な印刷ができないという課題を有している。

本発明はこのような従来の課題を解決し、印刷用凹版の製法を簡素化し、耐久性に優れた印刷用凹版の製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、金属基板からなる印刷用凹版において、上記金属基板の平面にレーザー光を照射して形成された凹部の底面中央部が略平坦状であり、その凹部の底面周囲の隅部分が上記底面中央部よりも深く形成した溝になっていると共に、有機ポリマーで研磨材を固定化した後粉砕して形成されたブラスト材を上記金属基板の平面に対して１〜１５度の角度に配置されたノズルから噴射することにより、上記凹部の縁に形成された盛り上がり部が１．４μｍ以下に取り除かれていることを特徴とするものである。

また、本発明の印刷用凹版の製造方法は、金属基板にレーザ光を照射して文字、数字、図形等の凹部を形成する工程と、凹部の底面周囲の隅部分にレーザ光を照射して凹部の底面中央部よりも深くした溝を形成する工程と、その金属基板の平面に対して１〜１５度の角度に配置されたノズルから有機ポリマーで研磨材を固定化した後粉砕して形成されたブラスト材を噴射し、上記凹部の縁に形成された盛り上がり部を１．４μｍ以下に取り除く工程とを備えた製造方法とするものである。

本発明の印刷用凹版は、凹部を形成した底面周囲の隅部分を底面中央部よりも深く形成した溝にすることにより、パット部にインキが転写されると方形を有したインキ形状になり、印刷物に転写してもインキがだれるということが無く、鮮明な印刷をすることができる。

また、印刷用凹版の製造方法において、金属基板にレーザ光を照射して文字、数字、図形等の凹部を形成する工程により、金属基板に直接凹部を形成することができるので、複数工程を必要とするエッチング方法よりも簡略化ができ、また、付随する設備も廃液処理もいらないことから、大幅なコスト削減と製造時間の短縮を図ることができる。

また、上記金属基板にレーザ光を照射して凹部を形成したときに凹部の縁が盛り上がるので、それを取り除くため、金属基板の平面に対して１〜１５度の角度に配置されたノズルから有機ポリマーで研磨材を固定化されたブラスト材を噴射することにより、金属基板の凹部以外の表面を傷めることなく縁の盛り上がり部だけを取り除くことができる。

また、ブラスト材を金属基板の凹部から離れた位置に噴射するようにし、ブラスト材を金属基板の表面を沿わせて上記凹部にあたるようにすることにより、文字等の縁を残して盛り上がり部だけを取り除くことができる。

これにより、転写パットで印刷したときに、印刷時の文字、数字、図形等の縁がだれることがなく、くっきりと鮮明に印刷することができ、凹版の耐久性にも優れる。

また、金属基板に形成された凹部に対して相対向するようにノズルを少なくとも２個配置することにより、文字等の縁の盛り上がりを左右両方から短時間で取り除くことができるので、金属基板の凹部以外の表面をさらに傷めることがない。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態１による印刷用凹版の製造方法を示すフロー説明図である。

まず、金属基板１１は鉄、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属からなる基板を用いる。特にステンレスの中でもマルテンサイト系に熱処理したものは、他の金属に比べて硬度が高く、耐食性と耐摩耗性に優れることから印刷用凹版に好ましい材料である。

また、金属基板１１としてマルテンサイト系のステンレス鋼にレーザ光を照射して凹部１３を形成すると、その凹部１３はレーザ光の熱によりマルテンサイト系の組成が溶融して焼入れされた状態になることから、金属基板１１にインクを供給してドクターブレードで掻き取っても凹部１３の縁が削り取られてだれるようなことがない。

なお、上記金属基板１１の厚さは任意であるが、材料コストを考慮し、次工程のブラスト処理に耐える厚さにするのが良い。好ましくは０．１〜２．０ｍｍである。

上記金属基板１１の表面にレーザ装置により文字、数字、図形の凹部１３を形成する。このレーザ装置は、一般的にＹＡＧレーザを用いることができる。ここではミヤチテクノス（株）社製（ＭＬ−７１１２Ａ）を用い、金属基板１１上面に１００ｍｍ離したレーザ発信器１２からレーザ光を照射して文字、数字等の凹部１３を形成する。なお、レーザ光の照射はパルス発振形態を用いる。

上記レーザ光の照射は、例えばアルファベットのＡであれば、Ａの上部から横方向にレーザ光を走らせ、順次下方向に進んで行き、最終１０〜２０μｍの凹部１３を有したアルファベットＡを形成する。

なお、上記レーザ装置の処理条件としては出力：１０〜３０Ｗ、スポット径：２０〜５０μｍ、移動速度：１〜２００ｍｍ／Ｓの条件下で照射される。

次に、形成された凹部１３の底面周辺の隅部分に、レーザ光により底面中央部よりも深くした溝１５を形成する。この溝１５の深さは底面中央部よりも１０〜２０μｍの範囲が好ましい。

この凹部１３の底面周辺の隅部分を底面中央部よりも深くした溝１５にすることにより、パット部にインキが転写されると方形を有したインキ形状になり、印刷物に転写してもインキがだれるということが無く、鮮明な印刷をすることができる。

上記凹部１３を形成した際、アルファベットＡの縁に盛り上がり部１４が形成されるので、これをブラスト処理により取り除く。

ここで、金属基板１１の上部からブラスト材を噴射させると凹部１３以外の表面までも荒らしてしまう。また、凹部１３の縁も過剰に削り取ってしまい、この状態で金属基板１１に印刷用インキを供給してドクターブレードで掻き取っても凹部１３以外の表面にインクが残り、文字以外の部分の印刷や、印刷した文字等がだれたりして鮮明な印刷ができない。

本実施の形態のブラスト処理は、ブラスト装置のノズル１６を金属基板１１の平面に対して１〜１５度の角度から有機ポリマーで研磨材を固定化されたブラスト材を噴射するようにする。このことにより、金属基板１１の凹部１３以外の表面を傷めることなく縁の盛り上がり部１４だけを取り除くことができる。

また、ブラスト材を金属基板１１の凹部１３から離れた表面に噴射するようにし、ブラスト材を金属基板１１の表面を沿わせて上記凹部１３にあたるようにすることにより、文字等の縁を残して盛り上がり部１４だけを取り除くことができる。

上記ブラスト装置のノズル１６の角度を１度未満では金属基板１１に形成された凹部１３の縁にブラスト材が当たりにくくなり、処理効率が悪くなる。また、ノズル１６の角度が１５度を超えると、金属基板１１の凹部１３以外の表面を荒らしてしまい、印刷時の文字、数字、図形等以外の印刷がされてしまう。

また、金属基板１１に形成された凹部１３に対して相対向するようにノズル１６を少なくとも２個配置することにより、文字等の縁の盛り上がり部１４を左右両方から短時間で取り除くことができるので、金属基板１１の凹部１３以外の表面をさらに傷めることがない。

上記相対向させる２個のノズル１６の噴射は、金属基板１１に対して垂直方向でも良いが、図２に示すように金属基板１１に対して斜めに噴射させることにより、より効率的に短時間で取り除くことができる。

このとき、金属基板１１を左右方向に移動させることにより、凹部１３の縁の盛り上がり部１４をより効率的に取り除くことができる。

なお、ブラスト処理におけるブラスト材の噴射する圧力は０．２〜７ｋｇ／ｃｍ²、好ましくは１〜５ｋｇ／ｃｍ²にする。また、ブラスト時間は５〜３００秒程度、好ましくは１０〜１５０秒程度で行う。これよりも短い時間では凹部１３の縁の盛り上がり部１４が残ってしまい、時間を長くすると凹部１３以外の表面が荒れてしまう。

上記ブラスト材は有機ポリマーで研磨材を固定化されたものであり、研磨材としてはガラス、アランダム、ホワイトアランダム、カーボランダム、ジルコン等のセラミックス系、ダイヤモンド、ジルコニア、ホウ化炭素、炭化タングステン等の超硬高速度鋼、ＳＵＳ、鋳鉄等の金属の少なくとも１種以上の研磨材を用いる。有機ポリマーとしては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリエステル系エラストマー、スチレンブロックコポリマー、塩素化ポリエチレン系エラストマー、ニトリル系エラストマー、シリコン系エラストマー等の少なくとも１種を用いる。

上記研磨材と有機ポリマーを適当な割合で配合・混合し、必要に応じて充填剤、安定剤、分散剤を配合する。この混合したものを一般に用いられる方法で成形して固定化した後、その成形物を粉砕してブラスト材とする。

このブラスト材は、ブラスト材の粒子が有機ポリマーの弾性体を有することから、金属基板１１の表面を削り取るのを最小限にすることができる。

また、成形物を粉砕することから研磨材が露出するので、凹部１３の縁の盛り上がり部１４に衝突しても、その研磨能力を効果的に発揮することができる。

このように、本実施の形態による印刷用凹版は、金属基板１１にレーザ光を照射して凹部１３を形成し、この凹部１３の底面周辺の隅部分を底面中央部よりも深く形成した溝１５にすることにより、パット部にインキが転写されると方形を有したインキ形状になり、印刷物に転写してもインキがだれるということが無く、鮮明な印刷をすることができる。

また、上記凹部１３の縁に形成された盛り上がり部１４を有機ポリマーで研磨材を固定化されたブラスト材でブラスト処理して取り除くことにより、転写パット法で印刷したときに、印刷時の文字、数字、図形等の縁がだれることがなく、くっきりと鮮明に印刷することができる。

以下、具体的な実施例について説明をする。

（実施例）
まず、金属基板としてマルテンサイト系ステンレスＳＵＳ４４０Ｃ（厚さ１．０ｍｍ）を用いた。

次に、図３に示す文字を１単位として直列に５単位の凹部をレーザ装置（ミヤチテクノス（株）社製（ＭＬ−７１１２Ａ））を用いて形成した。レーザ装置の処理条件としては、出力：１０Ｗ、スポット径：４０μｍ、移動速度：１００ｍｍ／Ｓの条件下で行い、凹部の深さを１５μｍになるようにした。

続いて、形成したそれぞれの凹部の底面周辺の隅部分にレーザ光を照射して、凹部の底面中央部よりも深い溝を形成した。なお、溝の深さを１０μｍとした。

次に、凹部が形成された金属基板にブラスト処理を施した。このブラスト処理は、（株）不二製作所製ブラスト材（シリウスメディア粒径６５０μｍ）を用い、図４に示すように、ブラスト装置のノズルを４個配置させ、そのノズル角度を金属基板の平面に対して（表１）に示すそれぞれの角度で、凹部から２ｃｍ離れた所に噴射させた。また、金属基板を左右に往復させるようにし、左へ移動するときに斜めに対向する２個のノズルからブラスト材を噴射させ、そして、右に移動するときには別の斜めに対向する２個のノズルからブラスト材を噴射させるようにした。

なお、ブラスト処理におけるブラスト材の噴射する圧力を４．０ｋｇ／ｃｍ²、金属基板の移動速度を１ｍｍ／秒にした。

比較例として、上記実施例において、凹部の底面周辺の隅部分に底面中央部よりも深い溝を形成しない印刷用凹版を作製した。なお、ブラスト装置のノズル角度は１０度とした。

このようにして作製された印刷用凹版を用いて、図５に示すパット印刷方法により印刷し、その印刷性の評価を行った。その結果を（表１）に示す。

（表１）から明らかなように、ブラスト装置のノズルの噴射角度を１〜１５度にしたものは、印刷性の文字が鮮明に印刷され、文字以外の部分には印刷されなかった。

これに対して、ノズルの噴射角度を１度未満にしたものは凹版にインクを充填するときに、ドクターブレードで掻き取ったときに凹部に均一に充填されず、盛り上がり部により凹部以外の部分にもインクが残ってしまい、印刷したときの文字がかすれたり、文字の輪郭がぼやけるという結果になった。

一方、ノズルの角度が１５度を超えたものも、凹部の縁がだれており、凹部以外の表面も荒れていたので、文字が滲んだり、文字以外の部分にも印刷されるという結果になった。

また、比較例の印刷用凹版においても、パット部にインキが転写されるとき、凹版の凹部の隅にインキの残渣が残り、パット部に転写されたインキの端部が欠落した状態となり、鮮明な印刷ができなかった。

さらに、上記実施例のブラスト材をセラミックス系（（株）不二製作所製フジランダムＷＡ＃１５００）と、樹脂系（（株）不二製作所製ポリエキストラ１００−２００）を用い、ノズルの噴射角度を５度でブラスト処理を行った。その結果を（表２）に示す。なお、ブラスト装置のノズル角度は１０度とした。

（表２）から明らかなように、セラミックス系のブラスト材は凹部の盛り上がり部を取り除くことができるが、凹部の縁も削り取られてしまい、また、凹部以外の部分も荒らしてしまうので、印刷性が悪くなった。また、樹脂系のブラスト材は、凹部の盛り上がり部を取り除くことができず、印刷した文字が滲んで鮮明性に欠ける。

このように本実施例は、金属基板に形成された凹部に対して相対向するようにノズルを少なくとも２個配置し、このノズルを金属基板の平面に対して０〜１５度の角度に配置して金属基板の凹部から離れた位置から有機ポリマーで研磨材を固定化されたブラスト材を噴射させ、金属基板の表面を沿わせて上記凹部にあたるようにすることにより、文字等の縁を残して盛り上がり部だけを左右両方から短時間で取り除くことができ、金属基板の凹部以外の表面を傷めることがなく、転写パットで印刷したときに、印刷時の文字、数字、図形等の縁がだれることがなく、くっきりと鮮明に印刷することができる。

以上のように本発明による印刷用凹版は、金属基板からなる印刷用凹版において、凹部を形成した底面中央部が略平坦状に形成され、その凹部の底面周囲の隅部分が上記底面中央部よりも深く形成した溝にすることにより、転写パット法で印刷したときに、印刷時の文字、数字、図形等の縁がだれることがなく、くっきりと鮮明に印刷することができ、電子部品等の製品に品番や規格値等を安価で容易に印刷することができる。

本発明の実施の形態における印刷用凹版の製造方法を示すフロー説明図同ブラスト処理方法を表す図同凹版の凹部の文字を表す図同実施の形態の実施例におけるブラスト処理方法を表す図従来の印刷用凹版を用いてパット印刷する流れ図

符号の説明

１１金属基板
１２レーザ発信器
１３凹部
１４盛り上がり部
１５溝

Claims

金属基板からなる印刷用凹版において、上記金属基板の平面にレーザー光を照射して形成された凹部の底面中央部が略平坦状であり、その凹部の底面周囲の隅部分が上記底面中央部よりも深く形成した溝になっていると共に、有機ポリマーで研磨材を固定化した後粉砕して形成されたブラスト材を上記金属基板の平面に対して１〜１５度の角度に配置されたノズルから噴射することにより、上記凹部の縁に形成された盛り上がり部が１．４μｍ以下に取り除かれていることを特徴とする印刷用凹版。
金属基板にレーザ光を照射して文字、数字、図形等の凹部を形成する工程と、凹部の底面周囲の隅部分にレーザ光を照射して凹部の底面中央部よりも深くした溝を形成する工程と、その金属基板の平面に対して１〜１５度の角度に配置されたノズルから有機ポリマーで研磨材を固定化した後粉砕して形成されたブラスト材を噴射し、上記凹部の縁に形成された盛り上がり部を１．４μｍ以下に取り除く工程とを備えた印刷用凹版の製造方法。
ブラスト材を金属基材の凹部から離れた位置に噴射するようにし、ブラスト材を金属基板の表面を沿わせて上記凹部にあたるようにした請求項２に記載の印刷用凹版の製造方法。
金属基板がマルテンサイト系ステンレスである請求項２に記載の印刷用凹版の製造方法。