JP4975787B2 - 印刷機用ロール及びその製造方法 - Google Patents
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- Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
Description
以下、図面を用いて、本発明の実施形態に係る印刷機用ロールについて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る印刷機用ロールを用いた印刷機の主要部を示す側断面図である。図2は、図1の印刷機用ロールの概略断面図である。
K 6768(1999)による、ぬれ張力が、30mN/m〜40mN/m、又は、JIS K 6768(1999)による、ぬれ張力が、60mN/m〜70mN/mとなるように、基材1a上に形成されていてもよい。なお、アモルファス状膜1bにおいては、炭素原子の割合が60原子%〜75原子%、水素原子の割合が15原子%〜25原子%の範囲で組成されているものであるとともに、アモルファス状膜1bに対する該炭素原子及び該水素原子の組成割合が100原子%以下となるように調整されている。また、アモルファス状膜1bは、酸素、又は、ケイ素及び酸素が、後述する実施例のように添加されることによって構成されている。これにより、アモルファス状膜1bと水との接触角、及び、アモルファス状膜1bとヨウ化メチレンとの接触角を所望する範囲に容易に調整することができる。また、アモルファス状膜1bにおいては、表面の算術平均粗さRaが0.5μm以下、最大粗さRzが5μm以下となるように調整されている。
CH4、CH2CH2、C2H2、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3
(2)常温で液相状態
C6H5CH3、C6H5CH2CH、C6H4(CH3)2、CH3(CH2)4CH3、C6H12、C6H5Cl
(3)有機Si化合物(液相)
(C2H5O)4Si、(CH3O)4Si、(CH3)4Si、[(CH)3Si]2O
常温で気相状態のものは、そのままの状態で反応容器11に導入できるが、液相状態の化合物はこれを加熱してガス化させ、この蒸気を反応容器11中へ供給する。有機Si化合物を用いてアモルファス状膜を形成すると、この膜中にSiが混入することがあるが、Siは炭素と強く結合しているので本実施形態において使用するための妨げとはならない。
(2)ガスから変化したイオンおよびラジカルは、負の電圧が印加された基材に衝撃的に衝突する。
(3)衝突時の衝撃によって結合エネルギーの小さいC−H間が切断され、CとHとがスパッタ現象を伴いながら、重合反応をはじめ、高分子化する。
(4)基材1a表面にCとHとを含んだアモルファス状膜1bが形成される。
次に、本発明の第2実施形態に係る印刷機用ロールについて説明する。なお、第1実施形態の符合1a,1bの部位と、本実施形態の符合21a,21bの部位とは順に対応しており、その説明を省略することがある。
本実施例では、被印刷物への印刷液の付着均一性に対する、アモルファス皮膜の効果を調査した。
硬質クロムめっきを施した、鉄鋼材料の円柱状基材(径20cm、軸方向長さ250cm)とした。
(2)アモルファス状膜の形成と厚さ
上記基材の全面に、アモルファス状膜を3μmの厚さで、表1に示した接触角及び表面粗度となるようにそれぞれ施工して本実施例に係る各印刷機用ロールを形成した。
(3)比較例の印刷機用ロール
上述の硬質Crめっきを施した、鉄鋼材料の基材を用い、表1に示した接触角及び表面粗度となるようにそれぞれ施工して、比較例に係る各印刷機用ロールを形成した。
(4)接触角測定試験方法
接触角測定試験として、具体的には、次に示すような方法を用いた。すなわち、JIS R 3257(1999)である。
(5)印刷液の付着均一性試験方法
印刷液の付着均一性試験として、具体的には、次に示すような方法を用いた。本発明にかかるアモルファス膜を適用した印刷機用ロールを組み入れた一連の印刷装置を用い、被印刷物に最終的に形成された印刷液層の均一性を目視により確認した。
(6)ぬれ張力測定試験方法
ぬれ張力測定試験として、具体的には、次に示すような方法を用いた。すなわち、JIS K6768(1999)である。
本実施例では、本発明の下塗り膜の効果を調査するため、スクラッチ試験によってアモルファス状膜の密着性を調査した。引っ掻き試験は、ISO 20502 Fine Ceramics-Determination of Adhesion of Ceramics
Coating by Scratch Testingに基づき、市販のスクラッチ試験装置にて臨界はく離荷重を求めることによって評価した。引っ掻き試験は、ダイヤモンド圧子を試料に押し当て、その荷重を漸増しながら圧子を水平に移動し、皮膜の基材からのはく離が確認された時点の荷重を臨界はく離加重として、密着力の指標とする試験方法である。基材として50mm×50mm×3tのSUS304鋼を用いた。アモルファス状膜は、下記表5に示す下塗り膜をRa:0.5μm、Ry:5μm以下に調製し、その上に膜厚3μmで施工した。また、比較対象として、Ra:0.5μmに調製したSUS304鋼の上に直接アモルファス状膜を3μm施工したものを試験に供した。下記表5は以上の内容及び試験結果を要約したものである。下塗り膜を適用せず、SUS304鋼に直接アモルファス状膜を施工した場合(表5のNo.12、No.13)、皮膜の臨界はく離荷重は15N〜17Nであった。それに対して、硬質クロムめっき、Co−Cr−Mo溶射もしくはWCサーメット溶射膜を下塗り膜として適用した場合(表5のNo.1、No.3、No.4、No.8、No.10)は、試験では30Nまで加重したが、はく離は確認できなかった。つまり、臨界はく離荷重は、30N以上ということになる。前記2種の下塗り膜ほどではないが、クロム蒸着膜、酸化アルミニウム溶射皮膜、酸化ジルコニウム溶射皮膜、酸化クロム溶射皮膜による下塗り膜の上にアモルファス状膜を形成した場合(表5のNo.2、5、6、7No.11)でも、臨界はく離荷重は20N以上に向上した。この結果から明らかなように、下塗り膜によってアモルファス状膜の密着性は、著しく向上していることが見て取れる。
本実施例では、本発明に係る印刷機用ロール上のアモルファス状膜の耐摩耗性を調査するため、ピンオンディスク式摩擦磨耗試験に供した。試験の相手材は炭素鋼製のボールを用い、これを試験片に0.2m/secで摩擦し、摩擦係数の変化を測定した。なお、試験片には、アモルファス状膜の基材として50mm×50mm×3tのSUS304鋼を用い、アモルファス状膜としては、下記表6に示した組成とし、膜厚3μm、Ra:0.5μm、Rz:5μmとなるように調製したものを用いた。また、比較対象として、下記表6に示した、Ra:0.5μm、Rz:5μmに調製したSUS304鋼および、硬質クロムめっきを施したSUS304鋼を摩擦係数の測定試験に供した。図8に本試験の結果を示す。アモルファス状膜は、炭素鋼での摩擦において、SUS304鋼、硬質クロムめっきに比べて極めて低く、また安定した摩擦係数を示した。比較例のSUS304鋼は炭素鋼製のボールとの摩擦により表面が激しく損耗したことから、瞬間的な摩擦係数が1を越え、摩擦磨耗試験機の安全装置が働いて試験の続行が不可能になった。このことは、本発明に係る印刷機用ロール上のアモルファス状膜が耐摩耗性に優れていることを示している。また、鉄鋼材料は印刷機用ロールに常時接触するブレード歯の材料として一般的な素材である。アモルファス状カーボン膜が示す、低い摩擦係数は、このブレードの寿命も延長せしめる効果があることを示唆している。
本実施例では基材の表面に幾何学的な微細構造のあった場合に、アモルファス状膜が微細な構造の相似形として成長し、膜厚が均一となっていることを示す。図9は、SUS304基材に微細構造を形成し、これに、アモルファス状膜を約30μmの厚さで施工したものの断面SEM像を示す図面代用写真である。また、下記表6に本実施例に係るアモルファス状膜の詳細を示す。図9に示すように、アモルファス状膜は基材の表面の微細構造に沿って一様に成長していることが分かる。つまり、アモルファス状膜の表面には基材上の微細構造が反映していることがわかる。
図10は、SUS304基材に形成した微細構造上に、下記表8に示すアモルファス状膜を3μmの厚さで形成した外観写真である。アモルファス状膜が一様に形成されていることがわかる。図11は、レーザー顕微鏡を用いて撮像した図面代用写真であって、図10中a部の拡大写真である。また、図11においては、拡大写真下部に、矩形の溝の断面(図中の点線部分における、紙面と垂直方向の断面)プロファイルを該拡大写真と併せて示す。図11に示すように、矩形の溝の内面に沿って、全面にアモルファス状膜が形成されている。観察された全面にアモルファス皮膜が形成されているが、はく離、浮き等の欠陥は認められない(はく離や、皮膜未形成部がある場合は、コントラストの著しく異なる部分が写真中に見られるが、そのような部分は確認できない。)。図12には、触針式の形状測定装置によって得られた印刷機用ロール表面の断面プロファイルを示す。当該印刷機用ロールは、基材上に硬質クロムめっきの下塗り膜を施し、その上にロールの面周方向に平行な溝を形成して、下記表8と同様のアモルファス状膜を形成したものである。溝の断面は台形型をしており、溝のピッチは1インチあたり約100本である。このような幾何学的構造にも、アモルファス状膜を付きまわりよく形成することが可能である。
本実施例では本発明に係る、印刷機用ロール上のアモルファス状膜を模擬して作成した試験片の耐食性評価結果を示す。
1a、21a、31a 基材
1b、21b、31b アモルファス状膜
2 ドクターロール
3 ディスペンサー
4 版胴
5 版
6 定盤
7 被印刷物
10 印刷機
11 反応容器
12 導体
13 高電圧パルス発生源
14 プラズマ発生用電源
15 重乗装置
16a、16b バルブ
17 アース線
18 高電圧導入部
21c 下塗り膜
Claims (9)
- 基材表面の上に、直接又は下塗り膜を介して、炭素と水素とを主成分とするアモルファス状膜が被覆されており、 前記アモルファス状膜に含まれる炭素原子の割合が69原子% 〜75原子%、水素原子の割合が15原子%〜25原子%の範囲であり、前記アモルファス状膜に酸素が4原子%〜12原子%添加されている場合は下記(a)の条件、
前記アモルファス状膜に含まれる炭素原子の割合が60原子%〜64原子%、水素原子 の割合が19原子%〜20原子%の範囲であり、前記アモルファス状膜にケイ素が13原 子%〜15原子%、酸素が5原子%〜7原子%添加されている場合は下記(b)の条件を満たすものであることを特徴とする印刷機用ロール。
(a)水との接触角が70°〜85°、且つヨウ化メチレンとの接触角が30°〜45°。
(b)水との接触角が10°〜25°、且つヨウ化メチレンとの接触角が50°〜55°。 - 基材表面の上に、直接又は下塗り膜を介して、炭素と水素とを主成分とするアモルファス状膜が被覆されており、 前記アモルファス状膜に含まれる炭素原子の割合が69原子% 〜75原子%、水素原子の割合が15原子%〜25原子%の範囲であり、前記アモルファス状膜に酸素が4原子%〜12原子%添加されている場合は下記(c)の条件、 前記ア モルファス状膜に含まれる炭素原子の割合が60原子%〜64原子%、水素原子の割合が 19原子%〜20原子%の範囲であり、前記アモルファス状膜にケイ素が13原子%〜1 5原子%、酸素が5原子%〜7原子%添加されている場合は下記(d)の条件を満たすものであることを特徴とする印刷機用ロール。(c)JIS K 6768(1999)による、ぬれ張力が、30mN/m〜40mN/m。(d)JIS K 6768(1999)による、ぬれ張力が、60mN/m〜70mN/m。
-
前記下塗り膜が、硬質クロムめっき膜、クロム蒸着膜、ニッケル、クロム、モリブデン、コバルト、タングステン、鉄、ケイ素、及びチタンのうちいずれか1つ以上を含んでなる合金溶射皮膜、炭化物サーメット溶射皮膜、酸化アルミニウム溶射皮膜、酸化ジルコニウム溶射皮膜、並びに酸化クロム溶射皮膜のうちいずれか1つ以上積層された膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の印刷機用ロール。 -
前記アモルファス状膜の表面の算術平均粗さRaが0.5μm以下、且つ、最大粗さRzが5μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の印刷機用ロール。 -
前記基材の表面に幾何学的な微細構造が形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の印刷機用ロール。 -
前記アモルファス状膜が、前記微細構造の表面形状に沿って均一な膜厚となるように形成されていることを特徴とする請求項5に記載の印刷機用ロール。 -
基材表面の上に、直接又は下塗り膜を介して、炭素と水素とを主成分とするアモルファス状膜を被覆する被覆工程を有しており、 前記被覆工程において、パルス幅を5μSe c〜150μSec、パルス数を500回〜5000回としたパルスの繰り返しを行い、 プラズマ発生用電源の高周波電力の出力周波数を13.5MkHz〜2.45GHzの範囲 で変化させて行うPBIID法を用いて、前記アモルファス状膜に含まれる炭素原子の割 合が69原子%〜75原子%、水素原子の割合が15原子%〜25原子%の範囲であり、前記アモルファス状膜に酸素が4原子%〜12原子%添加されている場合は下記(e)の 条件、前記アモルファス状膜に含まれる炭素原子の割合が60原子%〜64原子%、水素 原子の割合が19原子%〜20原子%の範囲であり、前記アモルファス状膜にケイ素が1 3原子%〜15原子%、酸素が5原子%〜7原子%添加されている場合は下記(f)の条件を満たすものとなるように、前記アモルファス状膜を形成することを特徴とする印刷機用ロールの製造方法。(e)水との接触角が70°〜85°、且つヨウ化メチレンとの接触角が30°〜45°。(f)水との接触角が10°〜25°、且つヨウ化メチレンとの接触角が50°〜55°。 -
基材表面の上に、直接又は下塗り膜を介して、炭素と水素とを主成分とするアモルファス状膜を被覆する被覆工程を有しており、 前記被覆工程において、パルス幅を5μSe c〜150μSec、パルス数を500回〜5000回としたパルスの繰り返しを行い、 プラズマ発生用電源の高周波電力の出力周波数を13.5MkHz〜2.45GHzの範囲 で変化させて行うPBIID法を用いて、前記アモルファス状膜に含まれる炭素原子の割 合が69原子%〜75原子%、水素原子の割合が15原子%〜25原子%の範囲であり、前記アモルファス状膜に酸素が4原子%〜12原子%添加されている場合は下記(g)、 前記アモルファス状膜に含まれる炭素原子の割合が60原子%〜64原子%、水素原子の 割合が19原子%〜20原子%の範囲であり、前記アモルファス状膜にケイ素が13原子 %〜15原子%、酸素が5原子%〜7原子%添加されている場合は下記(h)の条件を満たすものとなるように、前記アモルファス状膜を形成することを特徴とする印刷機用ロールの製造方法。(g)JIS K 6768(1999)による、ぬれ張力が、30mN/m〜40mN/m。(h)JIS K 6768(1999)による、ぬれ張力が、60mN/m〜70mN/m。 -
前記被覆工程においてPBIID法を用いて、前記アモルファス状膜の表面の算術平均粗さRaが0.5μm以下、且つ、最大粗さRzが5μm以下となるように、前記アモルファス状膜を形成することを特徴とする請求項7又は8に記載の印刷機用ロールの製造方法。
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