JP5015991B2 - 印刷用ロールおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ロール基材と、そのロール基材の表面に形成された炭化物サーメット溶射皮膜と、その炭化物サーメット溶射皮膜の表面に形成された、画線部用凹部であるレーザビーム彫刻溝を有するDLC膜層とからなることを特徴とする印刷用ロールである。
(1)前記DLC膜は、Si、Y、AlおよびMgから選ばれたいずれも1種以上の金属の酸化物微粒子を、0.1〜22原子%含有させて親水性を付与したものであること、
(2)前記DLC膜は、厚さが3〜50μmで、炭素:70〜88原子%、水素:12〜30原子%の化学成分からなり、かつ硬さHvが700〜3000であること、
(3)レーザビーム彫刻溝を有するDLC膜は、残留応力が1.0GPa未満であること、
(4)前記DLC膜は、仕上げ研磨面の粗度が、Ra≦0.013μm、Rz≦0.16μmであること、
(5)前記炭化物サーメット溶射皮膜は、WC、TiC、Cr 3 C 2 およびMoCから選ばれるいずれか1種以上の金属炭化物を95〜70mass%、Ni、Cr、Mo、CoおよびAlから選ばれるいずれか1種以上の金属を5〜30mass%含有すること、
が好ましい解決手段となる。
(5)ブラスト処理によって粗面化したロール基材の表面粗さを、Ra:5〜12μmに調整し、その後、この粗面化加工面に、WC、TiC、Cr3C2およびMoCから選ばれるいずれか一種以上の金属炭化物を95〜70mass%、Ni、Cr、Mo、CoおよびAlから選ばれるいずれか一種以上の金属を5〜30mass%含有する炭化物サーメット溶射皮膜を形成すること、
(6)前記炭化物サーメット溶射皮膜の表面を、研削または研削−研磨することによって、Ra:0.05〜8.00μm、Rz:0.5〜20μmの粗さにすること、
がより好ましい解決手段となる。
(1)前記DLC膜は、Si、Y、AlおよびMgのうちから選ばれるいずれか1種以上の金属の酸化物微粒子を、0.1〜22原子%含有させて親水性を付与したものであること、
(2)ブラスト処理によって粗面化したロール基材の表面粗さを、Ra:5〜12μmに調整し、その後、この粗面化加工面に、WC、TiC、Cr3C2およびMoCから選ばれるいずれか一種以上の金属炭化物を95〜70mass%、Ni、Cr、Mo、CoおよびAlから選ばれるいずれか一種以上の金属を5〜30mass%含有する炭化物サーメット溶射皮膜を形成すること、
(3)前記炭化物サーメット溶射皮膜の表面を、研削または研削−研磨することによって、Ra:0.05〜8.00μm、Rz:0.5〜20μmの粗さにすること、
(4)前記DLC膜は、厚さが3〜50μmで、炭素:70〜88原子%、水素:12〜30原子%の化学成分からなり、かつ硬さHvが700〜3000であること、
(5)前記DLC膜は、その表面を、Ra≦0.013μm、Rz≦0.16μm程度の粗さに仕上げ研磨すること、
(6)前記DLC膜は、CO2レーザ、YAGレーザ、Arレーザ、エキシマレーザのうちから選ばれるいずれか1種のレーザビーム熱源を用いて画線部用凹部が彫刻されたものであること、
(7)前記DLC膜は、残留応力が1.0GPa未満であること、
が好ましい解決手段となる。
(1)DLC膜は一般に硬く、耐摩耗性に優れているため、画線部用凹部(彫刻面)となるレーザビーム彫刻溝を形崩れさせることなく長期間にわたって使用することができる。
(2)上記画線部用凹部となるレーザビーム彫刻溝を有するDLC膜は、表面が平滑で、摩耗特性に優れることから、印刷紙との接触抵抗が小さく、印刷速度を大きくすることができる。
(3)画線部用凹部を形成するために、DLC膜の表面をレーザビームによって彫刻する場合、レーザビーム照射された部分は、CO2、H2Oなどの気体となって大気中へ揮散するため、微小な溶融塊が発生せず、正確で美しい彫刻溝が形成でき、印刷物の品質が向上する。
(4)DLC膜表面に、レーザビーム彫刻を施す速度が、非常に速いため、生産性の効率が向上するのみならず、使用後のDLC膜の除去も容易である。しかも、そのDLC膜以外の部材については繰り返し使用することができるから、経済的かつ環境負荷の小さい技術を提供できる。
(5)ロール基材の表面にDLC膜を直接形成するのではなく、炭化物サーメット溶射皮膜からなる中間層を介在させて被覆形成するので、印刷時に、薄いDLC膜に大きな負荷がかかっても、彫刻したレーザビーム彫刻溝(画線部用凹部)の形が、変形したり、座屈するようなことがない。
(6)中間層として、ロール基材および炭素と水素を主成分とするDLC膜の両方との密着性に優れる炭化物サーメット溶射皮膜を用いているので、印刷時に該DLC膜に大きな負荷がかかっても、これが剥離するようなことがない。
(7)炭化物サーメット溶射皮膜からなる中間層を介在させることによって、ロール基材がDLC膜の形成に適しない、銅および銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金、ニッケルおよびニッケル合金であっても、良好なDLC膜を被覆形成することが可能となり、ロール基材質の選択の自由度が大きくなる。
(8)炭化水素系のガスを使って生成するDLC膜は、本来親油性であるため、油性の印刷インキの使用には適しているが、本発明ではDLC膜中に微細な金属の酸化物微粒子を共析させることによって、その皮膜表面に親水性を付与することが可能であるので、油性、水性の両印刷インキの使用にも用いることができる。
(9)また、本発明にかかる方法によれば、銅めっき層やクロムめっき層など、環境負荷の大きい薬剤を使用して成膜することなく、また、薬剤によるエッチング彫刻加工法を用いていないため、環境負荷を小さくするにとどまらず、作業者の安全対策、衛生対策としても優れた生産プロセスを提供することができる。
(1)ロール表面の研削、研削−研磨工程;
グラビア製版ロールの基材としては、一般に、軽量化のためにロール内部を中空にしたパイプが汎用されている。まず、この製版ロールは、その表面を旋盤や研磨機を用いて研削または研削−研磨し、表面粗さRaが5〜12μm程度になるように仕上げられる。ロール基材の材質としては、AlおよびAl合金、TiおよびTi合金などが好適であるが、鋳鉄、炭素鋼(ステンレス鋼などの合金鋼を含む)なども使用することができる。その他、プラスチックやガラス繊維や炭素繊維で強化した複合材料の使用も可能である。鋳造されたロールについては、ロール表面に鋳巣が発生することがあるので、これらは予めスポット溶接や金属ピンを埋め込むなどの方法によって、補修しておく。
研削や研削−研磨した前記ロール基材の表面に対して、Al2O3グリッドを用いてブラスト加工して、所定の粗面化状態に仕上げる。ただし、次工程の溶射皮膜の施工に際して、高速フレーム溶射法を適用する場合には、飛行する硬質溶射粒子の速度が大きくなる場合(例えば、300m/s以上)には、ブラスト加工による粗面化処理を省略しても差し支えない、その理由は、硬質の炭化物サーメット溶射粒子は、大きな飛行速度でロール表面に衝突すると、基材の表面に突きささって、強い密着力を有する皮膜となるからである。
本発明では、画線部形成面となるDLC膜の形成に先立って、該ロール基材の表面に対し、炭化物サーメットの溶射皮膜を施工する。使用する炭化物としては、WC、TiC、Cr3C2、MoCなどの単独または2種以上の複合炭化物が好適であり、特に硬質のWC、WC−Cr3C2が好ましい。また、金属成分としては、Ni、Cr、Mo、CoおよびAlから選ばれるいずれか1種以上の金属を5〜30mass%含有させる。炭化物単独では、溶射法によって密着性のよい皮膜を形成するのが困難であるうえ、たとえ皮膜が形成できたとしても、その皮膜は多孔質であり、DLC被覆用の下地として適していないからである。炭化物に金属成分を添加したサーメット溶射粉末材料は、溶射熱源中において、金属成分が完全に溶融し、これがロール基材との接合力を向上させるとともに、皮膜を構成する粒子同士の相互結合力を増強させる一方、気孔の発生を最少限に止めるからである。なお、炭化物サーメット溶射粒子の大きさとしては、粒径5〜70μmの範囲がよく、5μmより小さい粒径では、溶射ガンへの連続的な均等供給が困難であり、一方、70μm以上の大きな粒子では、溶射熱源中で完全に溶融することがなく、その結果、形成される皮膜が多孔質になりやすいからである。
炭化物サーメット溶射皮膜の表面をダイヤモンド系のグラインダー砥石や研磨剤を用いて、研削しまたは研削後、鏡面状態に研磨して仕上げる工程である。この工程における炭化物サーメット溶射皮膜表面の仕上げ程度によって、次工程のDLC被覆の効果が大きな影響を受ける。この工程において行う溶射皮膜の表面粗さは、Ra:0.05〜8.00μm、Rz:0.5〜20μmの範囲内にするが、とくにRzの制御が重要である。例えば、図3は、研削あるいは研削−研磨した溶射皮膜表面に、直接、DLCを形成した場合の断面を模式的に示したものである。図3(a)は、Ra値は低くても、Rz値が高いため、DLC膜の表面に突き出る突起35があったり、また、表面近傍近くに達する突起33が存在する状態を示したものである。このような粗い表面に被覆したDLC膜をレーザビームによって彫刻を行うと、前記突起33、35の影響を受けやすく、良好な彫刻面は得られない。一方、図3(b)は、Ra値、Rz値ともに低く、このような表面に被覆したDLC膜は下地の影響を受けない膜になることを示したものである、この図3(b)では、Rz値を示す突起33の高さが、DLC膜厚の50%未満程度である。従って、好ましくは、このような状態のDLC膜に対して、レーザビームを照射して画線部用凹部形成のためのレーザビーム彫刻の加工を行う。ここで、図示の31は、炭化物サーメット溶射皮膜、32はRaで示される表面粗さ、33はRzで示される表面粗さ、34はDLC膜、35はDLC膜で被覆できなかったRzで表示される粗さの突起である。
以上説明したように、本発明で採用するDLC膜を被覆するための炭化物サーメット溶射皮膜の表面仕上げは、その表面粗さのRz値の2倍以上の厚さにすることが必要であることとなる。
次いで、炭化物サーメット溶射皮膜の表面を研削、または研削−研磨した面に対するDLC膜を被覆形成する方法およびその装置について具体的に説明する。本発明で溶射皮膜表面に形成するDLC膜は、イオン化蒸着法、アークイオンプレーティング法、プラズマブースター法および高周波・高電圧パルス重畳型プラズマCVD法(以下、「プラズマCVD法」という)などの方法によっても形成はできるが、以下の説明は、特に厚膜の形成に適したプラズマCVD法について具体的に説明する。
(b)炭化水素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キャリア本体42の表面に衝撃的に衝突し、
(c)衝突時のエネルギーによって、結合エネルギーの小さいC−H間が切断され、その後、活性化されたCとHが重合反応を繰り返して高分子化し、炭素と水素を主成分とするアモルファス状の炭素水素固形物を気相析出し、
(d)そして、上記(c)の反応が起こると、製版ロール42の表面には、アモルファス状炭素水素固形物の堆積層からなるDLC薄膜が形成されることになる。
(a)イオン注入を重点的に行う場合:10〜40kV
(b)イオン注入と皮膜形成の両方を行う場合:5〜20kV
(c)皮膜形成のみを行う場合:数百V〜数kV
(d)スパッタリングなどを重点的に行う場合:数百V〜数kV
パルス幅:1μmsec〜10msec
パルス数:1〜複数回のパルスを繰り返すことも可能である。
CH4、CH2CH2、C2H2、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3
(ロ)常温で液相状態のもの
C6H5CH3、C6H5CH2CH、C6H4(CH3)2、CH3(CH2)4CH3、C6H12、
C6H4Cl
(ハ)有機Si化合物(液相)
(C2H5O2)4Si、(CH3O)4Si]、[(CH3)4Si]2O
(a)前記DLC膜を構成する炭素と水素含有量の比率
DLC膜は、硬く耐摩耗性に優れているものの成膜時に大きな残留応力が発生するため、柔軟性に欠ける特性がある。このため、DLC膜に局部的な微小欠陥が発生したり、また、レーザによる彫刻時に、僅かな彫刻形状差が局部的に発生したりすると、DLC膜は、留応力によって剥離しやすくなるので、残留応力を軽減させることが大切である。
なお、このような前記水素含有量であるDLC膜は、その表面硬さが、マイクロビッカース硬さで、Hv:700〜3000の範囲となるので、工具鋼などに形成されるDLC膜に比較すると、はるかに軟質であり、ある程度の変形にも耐える柔軟性もある。
気相状態の炭化水素ガスから析出する固相状態のDLC膜には、必然的に残留応力が発生する。大きな残留応力を内蔵するDLC膜は、膜厚が大きくなるほど残留応力も大きくなるため、最終的には残留応力が膜の密着強さより大きくなって、DLC膜が剥離することとなる。現在DLC膜の形成方法として多くの種類の装置が開発されているが、その適用条件の一つが形成されるDLC膜の残留応力によって決定される限界膜厚である。
図4に示した反応容器41内に導入するガスの種類は、炭素と水素とからなる炭化水素およびこれに所定の元素(SiやAl、Y、Mgなどから選ばれる一種類以上の金属もしくはこれらの合金)を結合させた有機金属化合物ガスである。
(a)酸素ガス中または酸素ガスを含むガス雰囲気中で加熱する、
(b)酸素ガスプラズマによって酸化させる、
のいずれの方法によっても行うことができる。以下これらの方法について説明する。
所定の微粒子(SiやAl、Y、Mgなどから選ばれる一種類以上の金属またはこれらの合金)を含むDLC膜を、空気中または酸素ガスを含む雰囲気での環境で加熱すると、このDLC膜に含まれている超微粒子は、膜の表面から酸化して酸化物に変化する。具体的には、Si→SiO2、Al→A12O3、Y→Y2O3など化学的に安定な酸化物に変化して、親水性を発揮することとなる。この場合の加熱温度は、上限が500℃である。この温度を500℃以上に加熱すると、炭素と水素を主成分とするDLC膜が劣化するからである。加熱時間はDLC膜に含まれている微粒子の酸化物の変化速度に応じて決定されるが、たとえば0.1hr〜10hr程度である。なお、DLC膜に含まれている超微粒子がすべて酸化物に変化している場合は、それ以上加熱時間を長くするとDLC膜が熱的に劣化するおそれがある。
例えば、図4のプラズマCVD装置を用い、雰囲気ガスとして、酸素ガスまたはAr、Heなどに酸素ガスを含ませたガスを導入し、所定の超微粒子(SiやAl、Y、Mgなどから選ばれる一種類以上の金属もしくはこれらの合金)を含むDLC膜を有する基材を負に帯電させてプラズマを発生させると、DLC膜に含まれる超微粒子は、励起された酸素イオンの衝撃を受け、表面から酸化物へと次第に変化する。この方法は、DLC膜の形成後、直ちに製品に実施できるうえDLC膜が加熱されるおそれがないため、加熱酸化法に比較すると品質が安定しており、また生産性の向上につながるので有利である。
金属酸化物を含むDLC膜の水滴の接触角:15〜20°(親水性)
金属酸化物を含まないDLC膜の水滴の接触角:70〜72°(親油性)
前記工程を経て製作されたロール基材上のDLC膜は、次いで、レーザビームによる彫刻加工に先立ち、図2に示すように、必要に応じてバフなどによる仕上げ研磨を行い、Ra値で0.013μm以下の平滑面にする。とくに、厚膜のDLC膜を形成した場合はこの工程の処理を施すことが好ましい。もちろん、薄膜の場合でも、それが薄すぎない限り、成膜時に突発的に発生するDLC成分の微小な突起物の影響が考えられる場合には、そのDLC膜の表面を研磨して、Ra:0.013μm以下、Rz:0.16μm以下の粗さ表面に仕上げることが好ましい。これは、この程度の平滑な表面にすると、後工程でのレーザビームによる彫刻加工精度が向上するのみならず、画線部用凹部の溝形状精度の向上に有効だからである。
前述した工程を経て、形成されたロール基材上のDLC膜表面に、レーザビームを照射することによって、画線部形成用凹部となるレーザビーム彫刻溝を形成する。
この工程で、レーザ光源として用いるのは、CO2レーザ、YAGレーザあるいはArレーザなどであり、これらをロールを回転させつつ、また、レーザ熱源側を移動しながら、DLC膜の表面にレーザビーム照射処理を行う。この操作は、コンピューターによる自動操作によって行うが、彫刻溝の大小(幅、深さ)によってレーザビームをレンズによって調整する。その結果、DLC膜自体は、レーザビームによって局部的に加熱され、過熱部のDLC膜のみが、CO2、H2Oなどの気体となって、大気中の揮発、揮散するため、DLC膜面には溶融物などが残存するようなことが全くなく、精密で正確な彫刻溝を形成することができる。
レーザ出力:50W〜1KW
パルス周波数:10000Mz〜50000Hz
進行速度:0.1〜300mm/min
この実施例では、アルミニウム製基材に各種の方法で皮膜を形成させた後、その皮膜の表面にDLC膜を被覆形成したものについて、JIS R3255ガラス基板とした薄膜の付着性試験方法に規定されているスクラッチ試験によって、DLC膜の密着強さを調査した。
(1)基材
試験片基材として、JIS H4000規定の1050級のアルミニウムを用い、寸法;幅50mm×長さ70mm×厚さ5mmの試験片を切り出した。
前記Al試験片の片面に対し、下記の成膜方法によって、それぞれDLC膜の下地となる皮膜を形成した。
(イ)溶射法:WC−12mass%Co、WC−20mass%Ni−7mass%Cr、TiC−20mass%Ni、Cr3C2−20mass%Ni−7mass%Cr、Cu、Ni、Cr
Crのみ大気プラズマ溶射法、他は高速フレーム溶射法を用い、それぞれの膜厚は50μmとした。
(ロ)PVD法:Cr、Ar
電子ビーム熱源を用いる物理蒸着法によって、膜厚3μmの皮膜を形成した。
(ハ)電気めっき法;Cu、Ni、Cr
電気めっき法によって、それぞれ5μmの皮膜形成した。
プラズマCVD法によって、各種の皮膜表面に5μm厚のDLC膜を被覆したが、この実施例ではAl試験片に対してDLC膜を直接被覆したものも比較例として準備した。
スクラッチ試験は、JIS R3255に規定されているガラスを基板として薄膜の付着試験方法に準じて実施し、ダイヤモンド針に30Nの負荷を与えつつ、針を移動することによって発生する傷の状態を拡大鏡によって観察記録した。
スクラッチ試験結果を表2に要約した。この結果から明らかなように、Cu、Ni、Alなどの皮膜の表面に形成したDLC膜は、溶射法、PVD法、電気めっき法など、成膜方法がいずれであっても、密着性に乏しく容易に剥離した。しかし、Cr皮膜上に形成したDLC膜は何れの成膜法で形成しても、その表面に被覆されたDLC膜は非常に良好な密着性を示した。ただ、溶射法によるCr皮膜は多孔質であるため、被覆されたDLC膜は、その影響を受け平滑性に欠ける傾向が認められた。
PVD法、電気めっき法で得られたCr皮膜は平滑であるため、これら皮膜上に形成されるDLC膜もまた非常に平滑であり、本発明の目的に十分適用可能であるが、何れも生産性に劣り、また、大きな部材に対する施工に難点があり、さらに電気めっきによるCr膜は、その製造工程においてCr6+を使用するため、安全、衛生的に問題がある。
なお、図8はスクラッチ試験後のDLC膜に残存するスクラッチ傷の代表的な外観を示したものである。
この実施例では、各種の金属酸化物を共析させたDLC膜の水濡れ状態を調査するとともに、DLC膜を被覆形成した試験片を90°に曲げた状態で塩水噴霧試験を行いDLC膜の健全性を評価した。
(1)供試基材として溶射皮膜
供試基材として、SK鋼を用い、寸法;幅30mm×長さ70mm×厚さ3mmの試験片を切り出し、その片面のみをプラズマ粗面化加工後、WC−20Niー7Cr(数字はmass%)を高速フレーム溶射法によって、80μmの厚さに皮膜を形成した。さらに、その表面をRa:0.5〜0.8μmに研磨仕上げを施した。
(2)DLC膜の性状
試験片の溶射皮膜施工面を含む全面に対して、下記金属をDLC膜中に共析させた後、酸素プラズマ処理によって酸化物に変化させた膜を3μm厚に形成させた。
(イ)共析させた酸化物の種類と共析状況
単独酸化物:SiO2、Y2O3、Al2O3、MgO
複合酸化物:SiO2/Y2O3、SiO2/Al2O3、Al2O3/Y2O3
なお、単独酸化物および複合酸化物のDLC膜中の含有量は、0.5原子%、複合酸化物における2種類の金属酸化物の含有比はそれぞれ1対1である。
また、DLC膜中の水素含有量が20原子%、残部は炭素である。
(イ)水濡れ試験:水濡れ試験は水道水を試験片の表面に滴下し、DLC膜表面における水濡れ状況を目視観察した。
(ロ)耐食性試験:試験片を中央部を起点として90°に曲げた後、JIS ZZ2371規定の塩水噴霧試験に96hr暴露し赤さびの発生の有無を調査した。
試験結果を表3に要約した。この試験結果から明らかなように、金属酸化物の微粒子を共析させたDLC膜に滴下した水は、全面に濡れるのに対し、酸化物を共析させていないDLC膜は、接触角を90°に曲げた後、そのままの状態で塩水噴霧試験に供しても、DDLC膜には赤さびの発生は認められなかった。この結果から、炭化物サーメット溶射皮膜の表面に形成させた酸化物微粒子を共析したDLC膜は、多少の変形を受けても、膜自体にクラックや剥離現象を発生せず、酸化膜を含まないDLC膜と同等の耐食性を有することが確認された。
この実施例では、本発明に係るDLC膜に対して、親油性(疎水性)と親水性(疎油性)を付加し、その表面に対する油と水の濡れ状況を調査した。
(1)供試基材と溶射皮膜
供試基材として、SUS304鋼を用い、寸法;幅50mm×長さ100mm×厚さ3.2mmの試験片を切り出し、その片面のみをブラスト粗面化処理を行い、粗面化面に高速フレーム溶射法によって、100μm厚のWC−12mass%Coサーメット皮膜を形成させた。さらにこの溶射皮膜の表面をRa:1.1〜1.4μm、Rz:5〜9μmに仕上げた。
溶射皮膜の表面に対して、DLC膜を5μm厚に形成したが、DLC膜には下記に示すような処理を施して、親水性に変化させた。
(イ)疎水性DLC膜:水素含有量18原子%残部炭素からなる膜
(ロ)親水性DLC膜:上記DLC膜表面に金属酸化物の例としてSiO2を1.2原子%に共析させた膜
供試DLC膜試験片の表面にコロイダルシリカを含む水スラリ研磨剤を滴下した後、これを90°の温風炉内に静置して、水分のみを蒸発させた。その後、DLC膜の表面に残留するコロイダルシリカ粒子の分布状況を20倍の拡大鏡により観察して、水濡れの良否を比較した。この方法を採用した理由は、水スラリ研磨剤が存在した場所では、水が蒸発した後には、必ずコロイダルシリカ粒子が残存し、しかもその残存分布量の均等化などによって、水濡れの程度を知ることができることを予備実験によって確認したからである。
表4に試験結果を要約した。この試験結果から明らかなように、疎水性を示すSiO2粒子を含まないDLC膜は水スラリ研磨剤を全面に滴下しても、直に大小の水溜り状となって分散した。その後、温風炉によって水分を蒸発させた疎水性のDLC膜では、固形状の微細なコロイダルシリカ粒子が局所的に残留し、水濡れ面積が小さく、また不規則的分布状況にあることが認められた。これに対して、本発明に適合する親水性を付与したDLC膜では、コロイダルシリカが全面にわたって均等に分布しており、図9は、以上の水スラリ研磨剤の現象を模式的に示したものである。ここで、図9の(a)は、疎水性のDLC膜92の表面に、水スラリ研磨剤94を滴下した状態を示したもので、滴下された水スラリ研磨剤94は、基材91上に大小の水溜状となって局部的に分散している。この状態の試験片を90℃の温度に加熱して、水分を蒸発させたのが図9の(b)である。白色の微細なコロイダルシリカ粉末95が、スラリ研磨剤が存在していた個所のみに集中して残留していることがわかる。
膜93に対して、水スラリ研磨剤94を滴下した状態を示したもので、DLC膜92全体をよく濡れている状態にある。これを乾燥させると図9の(d)に示すように、コロイダルシリカもまたDLC膜93の全面に均等に分散している。なお、ここで91は基材、92はDLC膜、93はSiO2粒子を含むDLC膜、94はコロイダルシリカを含む水スラリ研磨剤、95は水分の蒸発後にDLC膜上に残存したコロイダルシリカ粒子である。
以上の結果から、本発明に係るDLC膜は、印刷インキの油性、水性の両者に対して、良好な濡れ性を有する性質を付与できることを明らかにした。
2 炭化物サーメット溶射皮膜
3 DLC膜
4 レーザビーム彫刻溝(画線部用凹部)
31 炭化物サーメット溶射皮膜
32 Raで示される表面粗さ
33 Rzで示される表面粗さ
34 DLC膜
35 DLC膜で被覆できなかったRzで表示される粗さの凸部
41 反応容器
42 製版ロール(被処理体)
43 導体
44 高電圧パルス発生源
45 プラズマ発生源
46 重畳装置
47a、48b バルブ
48 アース線
49 高電圧導入端子
91 基材
92 DLC膜
93 SiO2粒子を含むDLC膜
94 コロイダルシリカを含む水スラリ研磨剤
95 残留したコロイダルシリカ粉末
Claims (14)
- ロール基材と、そのロール基材の表面に形成された炭化物サーメット溶射皮膜と、その炭化物サーメット溶射皮膜の表面に形成された、画線部用凹部であるレーザビーム彫刻溝を有するDLC膜層とからなることを特徴とする印刷用ロール。
- 前記DLC膜は、Si、Y、AlおよびMgから選ばれたいずれも1種以上の金属の酸化物微粒子を、0.1〜22原子%含有させて親水性を付与したものであることを特徴とする請求項1に記載の印刷用ロール。
- 前記DLC膜は、厚さが3〜50μmで、炭素:70〜88原子%、水素:12〜30原子%の化学成分からなり、かつ硬さHvが700〜3000であることを特徴とする請求項1または2に記載の印刷用ロール。
- レーザビーム彫刻溝を有するDLC膜は、残留応力が1.0GPa未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の印刷用ロール。
- 前記DLC膜は、仕上げ研磨面の粗度が、Ra≦0.013μm、Rz≦0.16μmであること特徴とする請求項1または2に記載の印刷用ロール。
- 前記炭化物サーメット溶射皮膜は、WC、TiC、Cr 3 C 2 およびMoCから選ばれるいずれか1種以上の金属炭化物を95〜70mass%、Ni、Cr、Mo、CoおよびAlから選ばれるいずれか1種以上の金属を5〜30mass%含有することを特徴とする請求項1または2に記載の印刷用ロール。
- ロール基材の表面をブラスト処理によって粗面化し、粗面化された加工面に溶射法によって炭化物サーメット溶射皮膜を被覆形成し、その炭化物サーメット溶射皮膜の表面を研削または研削−研磨し、研削または研削−研磨した炭化物サーメット溶射皮膜の表面にDLC膜を被覆形成し、次いで、そのDLC膜表面にレーザビームによって彫刻し、画線部用凹部であるレーザビーム彫刻溝を形成することを特徴とする印刷用ロールの製造方法。
- 前記DLC膜は、Si、Y、AlおよびMgのうちから選ばれるいずれか1種以上の金属の酸化物微粒子を、0.1〜22原子%含有させて親水性を付与したものであることを特徴とする請求項7に記載の印刷用ロールの製造方法。
- ブラスト処理によって粗面化したロール基材の表面粗さを、Ra:5〜12μmに調整し、その後、この粗面化加工面に、WC、TiC、Cr3C2およびMoCから選ばれるいずれか一種以上の金属炭化物を95〜70mass%、Ni、Cr、Mo、CoおよびAlから選ばれるいずれか一種以上の金属を5〜30mass%含有する炭化物サーメット溶射皮膜を形成することを特徴とする請求項7または8に記載の印刷用ロールの製造方法。
- 前記炭化物サーメット溶射皮膜の表面を、研削または研削−研磨することによって、Ra:0.05〜8.00μm、Rz:0.5〜20μmの粗さにすることを特徴とする請求項7または8に記載の印刷用ロールの製造方法。
- 前記DLC膜は、厚さが3〜50μmで、炭素:70〜88原子%、水素:12〜30原子%の化学成分からなり、かつ硬さHvが700〜3000であることを特徴とする請求項7または8に記載の印刷用ロールの製造方法。
- 前記DLC膜は、その表面を、Ra≦0.013μm、Rz≦0.16μm程度の粗さに仕上げ研磨することを特徴とする請求項7または8に記載の印刷用ロールの製造方法。
- 前記DLC膜は、CO2レーザ、YAGレーザ、Arレーザ、エキシマレーザのうちから選ばれるいずれか1種のレーザビーム熱源を用いて画線部用凹部が彫刻されたものであることを特徴とする請求項7または8に記載の印刷用ロールの製造方法。
- 前記DLC膜は、残留応力が1.0GPa未満であることを特徴とする請求項7または8に記載の印刷用ロールの製造方法。
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