JPH08132586A - ローラ表面の防汚処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印刷機、製紙機械、紙工機械、電子写真印刷
機などの汚染し易い個所に用いられるローラの表面の防
汚処理方法に関する。 【構成】 ローラ表面に凹部と凸部の段差が２０〜３０
μｍの凹凸を形成させた後、該凹凸の凹部と凸部の段差
が５〜１５μｍとなるよう凹部に樹脂のコーティング層
を設けることを特徴とするローラ表面の防汚処理方法。 【効果】 ローラの表面を改質し、付着物質による汚れ
が少なく、また、付着物質が付着してもクリーニングな
どの手段により容易に除去することができ、保守、管理
が容易なローラを作製することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はローラの表面の防汚処理
方法、さらに詳しくは印刷機、製紙機械、紙工機械、電
子写真印刷機などの汚染し易い個所に用いられるローラ
の表面の防汚処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、印刷機、製紙機械、紙工機械、電
子写真印刷機などの汚染し易い個所に用いられるローラ
の防汚対策として種々の工夫がなされている。以下、印
刷機のローラを例にとって説明する。図６に従来の枚葉
印刷機の構造を示す。図の印刷機において給紙部７から
搬送された紙は版胴８、ブランケット胴９、圧胴１０か
ら構成されるローラ群を通過し、印刷され排紙部１１に
送られる。片面刷りの場合はこのローラ群を１回通過す
るだけであるが、両面刷りのときは反転胴１２、反転倍
胴１３からなる反転機構により紙は裏返され、裏面に印
刷される。ここで圧胴１０の表面は、表面に先刷りされ
た生乾きインキが接触し裏面印刷時にブランケット胴９
との間で印圧（面圧で１ｋｇｆ／ｃｍ² 程度）がかかる
ためインキが付着し汚染される。初期的な汚れではさし
て問題はないが、長時間運転すれば堆積するインキの量
が多くなり、紙面上に逆転移し、印刷紙面を汚す結果と
なり問題である。その対策として、定期的に洗浄液（灯
油、アセトンなどの有機溶剤）で圧胴１０の表面を清掃
する方法がとられているが、それにより稼働率が低下
し、また、人手もかかるため、汚れにくい圧胴表面のニ
ーズが強い。なお、この圧胴１０の表面の材質は紙こす
れに対する耐久性及び耐食性の面からクロムめっきが一
般的である。

【０００３】図９に新聞印刷機の概略図を示す。前記枚
葉印刷機がシート（単票紙）に印刷するのに対して、新
聞印刷機では連続紙に印刷する。このとき紙に加えられ
る張力を制御する目的で、印刷ユニット１８間に数本の
ガイドローラ１９を配して紙に張力を加えている。この
際も前記枚葉印刷機の場合と同じように印刷面がガイド
ローラ表面に直接当たるためインキで汚れ、印刷品質の
低下を引き起こす。このような汚染問題に対し種々の表
面処理方法が検討されており、圧胴についてその具体例
を図３〜図５に示す。

【０００４】先ず他社品Ａは、図３に示すようにＦＣＤ
（球状黒鉛鋳鉄）からなる基材４の上に厚さ１０μｍ程
度のクロムめっき層３を形成させ、その後ブラスト処理
を行い表面を凹凸化している。この製品では固いクロム
層をブラストするため凹凸の段差はあまり深くなく３〜
５μｍの範囲である。この圧胴表面のインキに対する耐
汚れ性（インキの付着しにくさ、図ではインキの付着量
で表示）及びインキの除去性（付着したインキの取り除
きやすさ）を図５に示す。この製品では表面はある程度
平滑であるためインキの除去性は優れているが、その平
滑さ故に紙面インキとの接触面積が大きくなるため、耐
汚れ性は小さくなり、インキの付着量が多くなってい
る。

【０００５】一方、他社品Ｂは他社品Ａとは全く逆の改
質思想に基づくものであり、図４に示すように表面粗さ
を大きくしている。製造法としてはＡと同じＦＣＤの基
材６に直接ブラスト処理し、その後で耐食性、耐摩耗性
向上の目的でクロムめっき層５を形成させる。他社品Ａ
のようにクロム層にブラストするのと異なり、鋳鉄に施
工するため表面凹凸は大きくなる。めっき被膜はＦＣＤ
表面の凹凸プロファイルに従って形成される。他社品Ｂ
における凹凸の段差は２５〜３０μｍで他社品Ａに比し
かなり大きいが、インキとの接触は凸部先端の微小面積
で行われるので図５に示すように耐汚れ性は向上してい
る。しかしながら、わずかでも付着したインキは、印圧
やインキの流動性のため、次第に凹部に埋まり込み除去
しにくくなるのでインキ除去性はＡと比較し悪くなって
いる。なお、図５に示した耐汚れ性及びインキ除去性の
データは表１の条件での要素テスト結果によるものであ
る。

【０００６】

【表１】 （ニップ条件とは印刷紙とローラ間にかける加圧力（面圧）を意味する）

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の実状に鑑み、印刷機、製紙機械、紙工機械、電子写
真印刷機などの汚染し易い個所に用いられるローラの表
面を改質し、付着物質による汚れが少なく、また、付着
物質が付着してもクリーニングなどの手段により容易に
除去することができる表面構造とするローラ表面の防汚
処理方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は（１）ローラ表
面に凹部と凸部の段差が２０〜３０μｍの凹凸を形成さ
せた後、該凹凸の凹部と凸部の段差が５〜１５μｍとな
るよう凹部に樹脂のコーティング層を設けることを特徴
とするローラ表面の防汚処理方法、（２）前記ローラが
印刷機用ローラである前記（１）のローラ表面の防汚処
理方法、（３）前記樹脂が４０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の表
面エネルギを有する樹脂である前記（１）又は（２）の
ローラ表面の防汚処理方法、（４）前記樹脂がフッ素樹
脂、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール
樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹
脂及び芳香族ポリアミド樹脂からなる群から選ばれる樹
脂あるいはこれらの共重合体である前記（１）〜（３）
のいずれかのローラ表面の防汚処理方法、である。

【０００９】本発明は、図１に示すようにローラ表面の
表面材２の凹凸部の凹部に樹脂１のコーティング層を設
けて封孔処理し、表面材２の凸部と凹部の樹脂１との段
差が５〜１５μｍとなるようにする。表面材２の材質と
してはＦＣＤ（球状黒鉛鋳鉄）などの金属あるいは繊維
強化プラスチックなどの複合材からなる基材上にクロム
メッキを施したものなど、従来のローラに使用されてい
るものでよい。

【００１０】本発明の方法により表面処理を行う場合、
先ず表面材に２０〜３０μｍの段差を有する凹凸を形成
させておく。凹凸の形成方法は特に制限はないが、ＦＣ
Ｄなどの基材表面にサンドブラスト法などにより凹凸を
形成させ、次いでクロムめっきなどにより表面を強化す
る方法が好ましい。このようにして表面に凹凸を形成さ
せた表面材に溶媒に溶解あるいは分散させるか、溶融さ
せて液状化した樹脂を吹き付けや含浸などの手段で塗布
したのち固化させる方法などにより樹脂のコーティング
層を形成させ、封孔処理を行う。

【００１１】封孔処理に使用する樹脂としては、４０ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ以下の表面エネルギを有する樹脂であるの
が好ましい。表面エネルギが４０ｄｙｎｅ／ｃｍを超え
る樹脂では、付着物に対する非粘着の効果は小さく、耐
汚れ性及び汚れ除去性とも従来の無処理品に近くなり、
改質の効果は小さい。なお、基材メタルの表面エネルギ
は５０〜６０ｄｙｎｅ／ｃｍ程度である。使用する樹脂
の具体例としては、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリエ
ステル樹脂、ポリアセタール樹脂、フェノール樹脂、ポ
リアミド樹脂、ポリイミド樹脂及び芳香族ポリアミド樹
脂からなる群から選ばれる樹脂あるいはこれらの共重合
体を挙げることができる。

【００１２】

【作用】本発明の方法により作製した印刷機ローラの圧
胴表面の特性を図２に示す。図２のデータはＦＣＤより
なる基材（凹凸の段差２５μｍ）の凹部に、ポリ４フッ
化エチレン（表面エネルギ１７ｄｙｎｅ／ｃｍ）のコー
ティング層を設けて測定したものである。なお、従来技
術との比較のため他社品Ａ及びＢ（封孔処理なし）の特
性カーブを併せて点線で示した。 先ずインキ汚れ性に
ついては、本発明のようにローラ表面の凹部に樹脂のコ
ーティング層を設けることにより段差が１５μｍ以下の
部分で耐汚れ性のカーブが上へシフトし、耐汚れ性が向
上していることがわかる。すなわち、同じ凹凸段差でも
樹脂による封孔処理を行った方がインキ汚れ性の改良に
効果的である。これは表面材のメタルより樹脂の方が表
面エネルギが低く、インキの付着力が小さいことによる
と考えられる。なお、段差が１５μｍを超えると凹部の
樹脂面が下の方になり、ニップ下での紙面上のインキは
充分底まで入りきらないためか、それ以上段差をつけて
も耐汚れ性の向上には限界があり、従来技術による他社
品Ｂと同レベルであった。

【００１３】次にインキ除去性については、凹凸の段差
が２０μｍ以下の部分でカーブが上にシフトしており、
前記の耐汚れ性と同様に、同じ段差でも樹脂を封入した
本発明品の方がインキ除去性がよいことがわかる。ま
た、この場合でも前記の耐汚れ性と同じく、段差が２０
μｍを超えると樹脂封入の有無による差は認められなか
った。

【００１４】以上のとおり耐インキ汚れ性、インキ除去
性を総合的に評価すると、従来の凹凸段差を３〜５μｍ
としてインキ除去性に主眼を置いたものや、２５〜３０
μｍと粗くして付着性向上に主眼を置いたものは、全体
としての耐汚れ性が不十分であるが、本発明の方法によ
り凹部に樹脂封入処理を行い、凹凸の段差（凸部の頂上
と凹部の樹脂層表面との段差）を５〜１５μｍの範囲内
に収めることにより、耐インキ汚れ性及び除去性の双方
に効果のある表面性状が得られることがわかる。

【００１５】また、従来のメタルローラと異なり、表面
に樹脂加工しているため、印刷時のニップでの紙とのこ
すれによる樹脂の摩耗が懸念されるが、図２に併記した
塗膜の耐久性を示すカーブから明らかなように凹凸段差
が５μｍ以上であれば十分凹部の樹脂損傷を防ぐことが
でき、基材マトリックスとしての補強作用があることが
わかる。すなわち、樹脂摩耗の原因となる機械的摺動
（こすれ）力は基材で受け止められるので樹脂の損傷が
防止されるのである。なお、塗膜の耐久性は約１０００
時間（１年間）運転した後のローラ表面所定面積当たり
の樹脂の残存面積率を実体顕微鏡（１００倍）で測定し
た値で評価した（樹脂の脱落がない場合が１００％とな
る）。

【００１６】

【実施例】以下実施例により本発明の方法をさらに具体
的に説明する。 （実施例１）本発明の方法を枚葉印刷機の圧胴に適用し
た例を示す。図７は圧胴の概略形状であり、１４が表面
処理部である。図８は当該ローラの本発明の方法による
表面処理後の断面図である。この圧胴の製造は次のよう
にして行った。すなわち、ローラ表面の基材１５（ＦＣ
Ｄ製）をブラスト処理（粒径２０μｍφ以下のアルミナ
研掃剤を５分間吹き付け）し２０〜３０μｍの段差の凹
凸を形成させた後、電解めっきにより厚さ５μｍのクロ
ムめっき層１６を形成させて基材を強化した。その後Ｐ
ＦＡ（４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン共重合樹
脂、表面エネルギ２５ｄｙｎｅ／ｃｍ）１７を６回に分
けてコーティング、焼成を行い、クロムめっき層が完全
に隠れるまでオーバーフローコーティングさせた。その
後２０００番手のサンドペーパで表面を研磨した。その
結果、表面材のクロムより樹脂の方が摩耗が早く（むし
られるように取れていく）、表面に段差が１０μｍの凹
凸が形成された。このようにして作製した圧胴は従来の
表面粗さ（凹凸の段差）を変えただけのものと異なり、
段差を所定範囲とし、樹脂による封孔処理を行ったもの
である。

【００１７】前記により作製した圧胴について耐汚れ
性、インキ除去性の試験を行った。その結果は表２に示
すとおりであり、従来品に比較して耐汚れ性、インキ除
去性ともに優れており、本発明の方法が全体としての耐
インキ汚れ対策に有効であることがわかる。また、ＰＦ
Ａの代わりにポリオルガノシロキサン、ポリエステル樹
脂、ポリアセタール樹脂、フェノール樹脂、ナイロン
６、ナイロン６６、ポリイミド樹脂及び芳香族ポリアミ
ド樹脂を使用してもほぼ同様の効果が得られた。なお、
評価基準は表３のとおりである。

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】（実施例２）本発明の方法を新聞印刷機用
ガイドローラに適用した例を示す。図９は新聞輪転機の
概略図であり、紙は印刷部１８で印刷され、ガイドロー
ラ１９間を搬送されながら排紙部２０へと送られる。ガ
イドローラは印刷直後の生乾きインキと接触するため、
前記の枚葉印刷機の圧胴と同様にインキによる汚れが問
題となっており、定期的なクリーニングで対応してい
る。図１０はこのガイドローラの本発明の方法による表
面処理後の断面図である。ガイドローラは一般に起動時
の断裁狂い、見当狂いを防ぐため軽量化がはかられてい
るが、本例のローラの基材は軽いＣＦＲＰ（セラミック
繊維強化プラスチック）を使用している。本例で使用し
たのはＳｉＣウィスカ（平均径０．２μｍ，アスペクト
比５〜１０）で強化した不飽和ポリエステル樹脂（繊維
含有率４６％）である。

【００２１】芯材にある程度束になったファイバ（ウィ
スカ）２１を交差させながら巻き付けると図１０のよう
に規則的に表面が凹凸化される。このままでは電気伝導
性が悪くクロムめっきができないので、中間層として無
電解めっきによる厚さ１μｍの亜鉛層２２を形成させた
後、その上に耐摩耗性、耐食性付与のためのクロムめっ
き層２３を２〜３μｍ厚みで形成させた。次いで実施例
１と同じ手法でポリ４フッ化エチレンを用いて樹脂層２
４を形成させて封孔処理し、凹凸段差５μｍのガイドロ
ーラとした。なお、従来品のガイドローラの１例の表面
近傍の断面図を図１１に示すが、この例はＣＦＲＰの基
材２５にフッ素樹脂シート２６を巻き付けてインキ汚れ
の低下を狙っているもので、この表面はほとんど平滑で
ある。

【００２２】得られたローラは、実施例１で得られたも
のと同様の優れた耐インキ汚れ性能を有していた。ま
た、図１２に示すように、従来のフッ素樹脂シート巻き
付け式のものでは運転時間の経過とともに樹脂が磨耗
し、早期交換を余儀なくされていたのが、本実施例によ
るローラでは樹脂を耐摩耗性のあるクロムめっき層でホ
ールドしているので、耐久性に優れており、長期間にわ
たって高い耐汚れ性能を維持することができた。

【００２３】

【発明の効果】本発明の方法によれば、印刷機、製紙機
械、紙工機械、電子写真印刷機などの汚染し易い個所に
用いられるローラの表面を改質し、付着物質による汚れ
が少なく、また、付着物質が付着してもクリーニングな
どの手段により容易に除去することができ、保守、管理
が容易なローラを作製することができる。また、本発明
による効果の詳細を印刷機械の例について特記すれば、
次のとおりである。 （１）従来、実施していたローラ表面の定期的クリーニ
ングの頻度が少なくなり、洗浄液の節約、清掃人手の削
減、稼働率の向上などにより刷り物１枚当たりのコスト
が低減された。 （２）従来起こっていたローラ上に堆積した汚れインキ
が刷り物に逆転移し、紙面を汚すという問題が解消し、
印刷品質の向上が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法により改質されたローラの表面構
造を示す断面図。

【図２】本発明の方法により作製した印刷機ローラの圧
胴表面の特性を示す説明図。

【図３】従来技術によるローラの表面構造の１例を示す
断面図。

【図４】従来技術によるローラの表面構造の他の１例を
示す断面図。

【図５】従来技術による印刷機ローラの圧胴表面のイン
キに対する耐汚れ性及びインキの除去性を示す説明図。

【図６】通常の枚葉印刷機の構造を示す概略断面図。

【図７】印刷機における圧胴の概略形状を示す説明図。

【図８】実施例１による改質処理後のローラの表面構造
を示す断面図。

【図９】新聞印刷機の概略図。

【図１０】実施例２による改質処理後のローラの表面構
造を示す断面図。

【図１１】従来品のガイドローラの１例の表面近傍の断
面図。

【図１２】実施例２のローラによる稼働時間と樹脂の摩
耗量との関係を示すグラフ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローラ表面に凹部と凸部の段差が２０〜
   ３０μｍの凹凸を形成させた後、該凹凸の凹部と凸部の
   段差が５〜１５μｍとなるよう凹部に樹脂のコーティン
   グ層を設けることを特徴とするローラ表面の防汚処理方
   法。
2. 【請求項２】 前記ローラが印刷機用ローラである請求
   項１に記載のローラ表面の防汚処理方法。
3. 【請求項３】 前記樹脂が４０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の表
   面エネルギを有する樹脂である請求項１又は２に記載の
   ローラ表面の防汚処理方法。
4. 【請求項４】 前記樹脂がフッ素樹脂、シリコン樹脂、
   ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、フェノール樹
   脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂及び芳香族ポリア
   ミド樹脂からなる群から選ばれる樹脂あるいはこれらの
   共重合体である請求項１〜３のいずれかに記載のローラ
   表面の防汚処理方法。