JPS6112396A - ドクタ−ブレ−ド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、印刷版の版面に付着した余分なインクを掻
き取ったり、樹脂などの薄膜を形成するような場合に使
用するドクターブレードに関する。

（ロ）従来の技術 ドクターブレードは、たとえば、印刷版の版面に付着し
た余分のインクを掻き取って印刷時における地汚れを防
止したり、樹脂の薄膜を形成するときに同様に余分の樹
脂を掻き取って膜厚を一定にするような場合に使用する
ものである。

そのようなドクターブレードは、従来、そのほとんどが
炭素鋼や高速皮調などの金属で作られている。しかしな
がら、金属製のドクターブレードは耐摩耗性に劣るので
寿命が短く、１００ｍ程度の掻き取りで刃先に凹凸がで
き、版面を傷付けて印刷分解能を低下させたり、膜面に
筋状痕を発生させて一様な厚みの膜が得られなくなると
いう欠点がある。

一方、特開昭５８−７１０９５号公報には、正方晶系の
結晶構造をもつジルコニアを少なくζも５０モル％含む
ジルコニア焼結体からなるドクターブレードが記載され
ている。しかして、上記焼結体には、相当量のアルミナ
が含まれいる。アルミナが含まれているのは、粗原料と
して使用するジルコニア粉末の純度に問題があったり、
製造時にジルコニア粉末とその安定化剤たる酸化物粉末
との混合粉末、つまり原料粉末を調製するのにアルミナ
ボールミルを使用するなどの理由による。

しかるに、そのように相当量のアルミナを含むジルコニ
ア焼結体からなるドクターブレードは、金属製のものの
数倍の寿命を有するものの、アルミナはジルコニアにく
らべて硬度が高いことから、特に押付圧力が高い場合や
酸化チタンなどの無機系顔料を含むインクや樹脂を掻き
取るような場合に刃先が一様に摩耗せず、アルミナ部分
の摩耗が遅くなって刃先に凹凸ができ、相手材を傷付け
たり筋状膜を残してしまう。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 この発明は、従来のドクターブレードの上記欠点を解決
し、機械的強度が高く、また刃先が均一に摩耗して相手
材を傷付けたり筋状膜が発生するのを防止することがで
きるばかりか、寿命が著しく長いドクターブレードを提
供することを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段 上記目的を達成するだめのこの発明は、少なくとも刃部
をジルコニア焼結体で構成してなり、前記焼結体は、正
方晶系の結晶構造をもつジルコニアを少なくとも５０モ
ル％含むが単斜晶系の結晶構造をもつジルコニアを実質
的に含んでおらず、かつアルミナの含有量が１重量％以
下であるドクターブレードを特徴とするものである。

この発明のドクターブレードは、通常、その全体がジル
コニア焼結体で構成される。しかしながら、刃部のみを
ジルコニア焼結体で構成し、その刃部をプラスチックな
どの取付部で支持するようにしてもよいものである。す
なわち、この発明のドクターブレードは、少なくとも刃
部がジルコニア焼結体で構成されていればよい。

この発明で使用するジルコニア焼結体は、その全部が正
方晶系の結晶構造をもつジルコニア（以下、正方晶ジル
コニアという）からなっているか、正方晶ジルコニアと
、立方晶系の結晶構造をもつジルコニア（以下、立方晶
ジルコニアという）が共存していて、正方晶ジルコニア
が全体に対して５０モル％以上、好ま１ツクは７０モル
％以以上法れているようなものである。すなわち、正方
品ジルコニアを少なくとも５０モル％含むジルコニア焼
結体を使用する。しかも、そのジルコニア焼結体は、単
斜晶系の結晶構造をもつジルコニア（以下、単斜晶ジル
コニアという）を実質的に含んでいないことが必要であ
る。ここにおいて、単斜晶ジルコニアを実質的に含まな
いという意味は、もしそれが含まれていたとしても１０
モル％以下であるということである。

上記において、正方品ジルコニアの量は、ドクターブレ
ードの表面をＸ線回折して得た回折パターンの強度（面
積強度）と回折角から次式によって求める。ただし、強
度はローレンツ因子による補正後の値を使用する。

Ｔ＝　［（Ｂ＋Ｃ）／　（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）］　ｘｉ　００
ただし、Ｔ：正方晶ジルコニアの量（モル％）Ａ：立方
晶ジルコニア４００面の回 折強度 Ｂ：正方晶ジルコニア００４面の回 折強度 Ｃ：正方晶ジルコニア２２０面の回 折強度 一方、単斜晶ジルコニアの量もまた、同様に次式によっ
て求める。

Ｍ＝［（Ｅ＋Ｆ）／（Ｄ＋Ｅ’＋Ｆ）］Ｘ１００ただし
、Ｍ：単斜晶ジルコニアの量（モル％）Ｄ＝正方晶ジル
コニア１１１面の回 折強度 Ｅ：単斜晶ジルコニア１１１面の回 折強度 Ｆ：単斜晶ジルコニア１１１面の回 折強度 なお、上記により正方晶および単斜晶ジルコニアの量が
求まれば、残余が立方晶ジルコニアということになる。

上記ジルコニア焼結体は、０．２〜５μｍの平均結晶粒
径を有するものであるのが好ましい。さらに好ましい平
均結晶粒径は、０．２〜１μｍである。すなわち、平均
結晶粒径が上記範囲にあると、結晶が緻密であるがゆえ
により機械的強度の高いドクターブレードが得られる。

同様に、この発明においては、次式で表わされる気孔率
Ｐ（％）が２％以下、好ましくは０．７％以下であるジ
ルコニア焼結体を使用するのがよい。そのようなジルコ
ニア焼結体を使用すると、気孔を起点とする不均一摩耗
や欠けを防止することができ、版面に傷が付いたり、筋
状痕が発生したり、膜厚が不均一になったりするのをよ
り完全に防止することができるようになる。

Ｐ−［１−（実際の密度／理論密度）］Ｘ１（５０ 上記ジルコニア焼結体は、アルミナを含んでいないのが
最も好ましいが、１重量％以下であれば許容し得る。好
ましくは０．１重量％以下である。

しかして、アルミナを含んでいる場合、アルミナはジル
コニアと固溶体を生成しないから、粒子の形で、かつ単
独でジルコニアの粒内および／または粒界に存在してい
るか、または不純物と固溶した形で存在している。また
、アルミナを含む場合、そのアルミナの粒径は可能な限
り小さいのが好ましい。好ましくは、０．５μｍ以上の
粒径をもつものの量が０６０１重量％以下であるのがよ
い。

この発明のドクターブレードは、いろいろな方法によっ
て製造することができる。次にその好ましい一例を示す
。

すなわち、純度が９９．９％以上であるオキシ塩化ジル
コニウムに、純度が９９．９％以上である塩化イツトリ
ウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムなどの塩化物
の少なくとも１種を１０モル％以下の範囲で混合した溶
液を調製する。

次に、上記溶液を約１５０℃まで徐々に昇温して乾燥し
た後、約り００℃／時の速度で約１０００℃まで昇渇し
、その温度に数時間保持して似焼する。さらに、似焼体
を樹脂などで内張すしたポットに入れ、かつ樹脂などで
被覆した金属製ボールや、ジルコニア製ボールなどを使
用してよく湿式粉砕する。かかる似焼、粉砕を繰り返し
行って原料粉末を得る。この工程で、オキシ塩化ジルコ
ニウムを含む上記すべての塩化物は酸化物となる。

樹脂などで内張すしたポットや樹脂被覆ボールなどを使
用したり、ジルコニア製ボールなどを使用するのは、ポ
ットやボールからアルミナが混入するのを防止するため
である。

次に、上記原料粉末にポリビニルアルコールなどのバイ
ンダーを加え、湿式混合した後スプレードライヤなどで
造粒、乾燥し、さらにラバープレス法を用いて１〜３ト
ン／Ｃｌ１１２の圧力下に成形し、ドクターブレードの
所望の部分の形状をした成形体を得る。もっとも、成形
法として金型成形法を使用してもよいし、原料粉末にバ
インダーを加えて泥しようとした後、鋳込成形法や射出
成形法などの、いわゆる湿式成形法を用いて成形しても
よいものである。

次に、上記成形体を、湿式成形法による場合には脱脂工
程を経て、２０〜ｂ １３５０〜１５００℃まで加熱し、その温度に数時間保
持して焼成した後、２０〜ｂ 速度で約８００℃まで冷却し、その後炉冷して所望のに
フタ−ブレードの形状をしたジルコニア焼結体を得る。

イツトリアやカルシア、マグネシアは、このときジルコ
ニアの安定化剤として作用する。

次に、上記ジルコニア焼結体の表面を研削加工し、さら
にホーニング加工やラッピング加工を施して刃付けをし
、また刃先に適当な丸みを付けてドクターブレードとす
る。

上記において、成形体を一旦１３００〜１５００℃で焼
成した後、５００〜３０００ＫＯ／ｃｍ２の圧力下に１
２００〜１６００℃で焼結する、いわゆる熱間静水圧焼
結法を用いると、結晶をより緻密にすることができるの
で好ましい。

（ホ）作用 この発明において使用するジルコニア焼結体は、上述し
たように正方晶ジルコニアを少なくとも５０モル％含ん
でいる。しかして、正方晶ジルコニアを少なくとも５０
モル％含むジルコニア焼結体は、外力を受けた場合に正
方品系から単斜晶系へと結晶構造の変態が起こり、その
変態に必要なエネルギーが応力を緩和するように作用す
るので、ドクターブレードの機械的強度、特に靭性が向
上し、折損や刃こぼれを防止できるようになる。また、
立方晶ジルコニアを含んでいると、立方晶ジルコニアは
ジルコニアの中でも特に熱的安定性が優れているので、
使用中に温度が上昇しても強度が低下する心配がない。

つまり、熱的安定性が向上する。一方、ジルコニア焼結
体が単斜晶ジルコニアを含んでいるということは、単斜
晶ジルコニアの周囲または近傍に正方品系から単斜晶系
への結晶構造の変態に伴うマイクロクラックができてい
るということであるが、そのようなマイクロクラックを
有するジルコニア焼結体が外力を受けるとマイクロクラ
ックを起点とする破壊が進行し、所望の機械的強度を有
するドクターブレードが得られなくなる。それゆえ、こ
の発明においては単斜晶ジルコニアを実質的に含まない
ジルコニア焼結体を使用する。

また、焼結体中のアルミナの含有量は、上述したように
１重量％以下でなければならない。アルミナは、原料粉
末の粗原料のみならず、原料粉末の調製に使用するミル
や容器類、焼結時の炉材なと、はとんどあらゆる材料、
工程から不純物として混入してくる。しかるに、アルミ
ナは上述したようにジルコニアよりも硬度が高いので、
これを含むドクターブレードは、特に押付圧力が高い場
合や、酸化チタンなどの無機系顔料などを含むインクや
樹脂を掻き取る場合に刃先が一様に摩耗せず、アルミナ
部分の摩耗が遅くなって刃先に凹凸ができ、相手材を傷
付けたり筋状症を残すようになる。したがって、アルミ
ナは含まれていないのがよいのであるが、１重量％以下
であれば極端な寿命低下は避けられる。それゆえ、この
発明においてはアルミナの含有量が１重量％以下である
ジルコニア焼結体を使用する。さらに好ましくは、アル
ミナの粒径を可能な限り小さく、できれば０゜０５μｍ
以下とする。

（へ）実施例 実施例１ 純度９９．９％のオキシ塩化ジルコニウムと純度９９．
９％の塩化イツトリウムとを塩化イツトリウムが２．５
モル％になるように混合した原料溶液を調製した。

次に、上記原料溶液を１５０℃まで徐々に昇温して乾燥
した後、約１ｏＯ℃／時の速度で約１０ＯＯ℃まで昇温
し、その温度に約３時間保持して■焼した。さらに、似
焼体をポリウレタンで内張すしたボールミルに入れ、ジ
ルコニア製のボールを使用して約４８時間湿式粉砕した
後乾燥した。

かかる似焼、粉砕を２回繰り返し行い、ジルコニアとイ
ツトリアとの混合粉末からなる原料粉末を得た。

次に、上記原料粉末にバインダーとしてポリビニルアル
コールを１．５重量％加え、湿式混合した後スプレード
ライヤーで造粒、乾燥し、さらにラバープレス法を用い
て２トン／ｃ＋ａ２の圧力下に成形し、ブロック状の成
形体を得た一０次に、上記成形体を約り０℃／時の速度
で約１０００℃まで昇温し、さらに約り０℃／時の速度
で約１５００℃まで昇温し、その温度に約３時間保持し
た後、約り００℃／時の速度で約１０００℃まで冷却し
、さらに室温まで炉冷して焼結体を得た。

次に、上記焼結体について、正方晶ジルコニアの量と、
単斜晶ジルコニアの量と、アルミナの含有量と、強度の
指標たる曲げ強度を測定した。測定結果を以下に示す。

正方晶ジルコニアのｍ：９５モル％ 単斜晶ジルコニアの量＝５モル％ アルミナの含有［１：　　　０．０３重量％曲げ強度：
　　　　　　　８０ＭＰａ なお、正方晶および単斜晶ジルコニアの量は上述したＸ
線回折法によった。また、アルミナの含有量については
、焼結体から採取した試料の溶解液を高周波誘導プラズ
マ発光分析することによって求めた。また、曲げ強度は
ＪＩＳ　　Ｒ１６０１によって測定した。

次に、上記焼結体を使用して、長さが１００ｍｍ、幅が
１５１１１１１１、厚みがｉｍｌで、１２００の刃先を
もち、かつ刃先に半径１５μｍの丸みをもつドクターブ
レードを加工した。

次に、上記ドクターブレードについて寿命試験をしたと
ころ、寿命は約５８００ｍであった。なお、試験は、感
光性樹脂印刷版に付着した、酸化チタンの微粒子を含む
インクを掻き取ることによっで行い、印刷版の版面に傷
が付いて使用できなくなるまでの掻き取り距離をもって
寿命とした。

実施例２ 実施例１において、原料溶液に０．０３重量％の塩化ア
ルミニウムを故意に添加した。以下、実施例１と全く同
様にして焼結体を得た。実施例１と同様に測定したこの
焼結体の特性は、以下のとおりであった。

正方晶ジルコニアの量＝９４モル％ 単斜晶ジルコニアの量＝６モル％ アルミナの含有量：　　　０．０６重量％曲げ強度：　
　　　　　　９２ＭＰａ また、上記焼結体から実施例１と同様のドクターブレー
ドを作り、同様に寿命試験したところ、約５３００ｍで
あった。

すなわち、この実施例２によるドクターブレードは、焼
結体が実施例１のものの２倍の、しかし１重量％以下の
アルミナを含んでいる。しかして、曲げ強度においては
実施例１のものを上回っているが、寿命は短い。しかし
ながら、その低下の程度は極くわずかであり、ドクター
ブレードとして同順があるというほどではない。

実施例３ アルミナの含有量による影響をさらに調べるため、塩化
アルミニウムの添加量を１．２重量％にしたほかは上記
実施例２と全く同様にして焼結体を得た。この焼結体の
特性は、 正方晶ジルコニア（７）Ｉ：９０モル％単斜晶ジルコニ
アの量：１０モル％ アルミナの含有４１：　　　１．２５重量％曲げ強度：
　　　　　　　１１０ＭＰａであり、またそれを使用し
たドクターブレードの寿命は約１４００ｍであった。

すなわち、この実施例３で使用している焼結体は、この
発明が規定している１重量％よりも多い１．２５重量％
のアルミナを含んでいる。そのため、寿命は実施例１も
のの約２４％にすぎず、また実施例１のものの約２６％
にすぎない。

（ト）発明の効果 この発明のドクターブレードは、少なくともその刃部を
、正方晶ジルコニアを少なくとも５０モル％含むが単斜
晶ジルコニアを実質的に含んで０ないジルコニア焼結体
で構成しているからして、強度が大変高い。かつ、上記
焼結体中におけるアルミナの含有間を１重量％以下に抑
えているからして、刃先が不均一に摩耗して相手材を傷
付けたり筋状痕が発生するのを防止することができる。

したがってまた、この発明のドクターブレード【よ寿命
が長い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも刃部をジルコニア焼結体で構成してなり、前
   記焼結体は、正方晶系の結晶構造をもつジルコニアを少
   なくとも５０モル％含むが単斜晶系の結晶構造をもつジ
   ルコニアを実質的に含んでおらず、かつアルミナの含有
   量が１重量％以下であることを特徴とするドクターブレ
   ード。