WO2007043471A1 - グラビア製版ロール及びその製造方法 - Google Patents

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WO2007043471A1
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metal
diamond
roll
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Tatsuo Shigeta
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Think Laboratory Co., Ltd.
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    • C23C28/341—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one carbide layer
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    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/343—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one DLC or an amorphous carbon based layer, the layer being doped or not

Definitions

  • the present invention relates to a gravure plate roll having a surface-strengthening coating layer having sufficient strength without using a chromium plating and having a very shallow and deep gravure cell, and a method for producing the same, and particularly to a surface replacing a chromium layer.
  • Gravure engraving roll with diamond-like power (DLC) layer as reinforced coating layer and capable of achieving sufficient printing density (optical density, transmittance density) and concealment in gravure printing And a manufacturing method thereof.
  • DLC diamond-like power
  • a conventional gravure plate roll generally has a plate having 175 screen lines per inch and a cell depth of 25 ⁇ m to 30 ⁇ m at the most shadow portion.
  • gravure printing is performed using gravure inks containing inorganic pigments and organic pigments in which particles having a particle size of 2 to 3 m or more account for 90% or more.
  • the basic composition of ink consists of a pigment that is a substance that colors ink as a main agent, a resin that is a substance that fixes and uniformly disperses the pigment on the substrate, and the fluidity, transferability, and drying properties of the ink.
  • Solvent which is a substance that adjusts etc .: The four powers of vehicle and additive that add various effects such as foam extinguishing and antistatic as auxiliary agent!
  • Solvents for oil-based inks include toluene, xylene, ethyl acetate, n-propyl acetate, MEK, MIBK, IPA, ethanol, n-propanol, etc., and water-based ink solvents include ethanol, n -propanol. , IPA, water is used.
  • VOC Organic compounds
  • Residual solvent problems are that foods that simply deteriorate the image of the product may deteriorate the flavor or easily absorb odors, or may change the taste!
  • Water-based inks basically use water and alcohol to solve the problems of oil-based inks.
  • the problem of remaining ethanol remains.
  • ethanol + water does not change the flavor of the contents without a strong pungent odor.
  • the effects of ethanol are much lower than the acceptable range for environmental and health effects.
  • the factory is filled with ethanol, but there is almost no odor.
  • it since it is an alcohol, it is not without danger of ignition, but it is considerably less dangerous than organic solvents.
  • a gravure plate produced by conventional laser plate making generally has 175 screen lines per inch, and the cell depth of the most shadow portion is 25 ⁇ m to 30 ⁇ m. A version is used.
  • plate fog is likely to occur because the ink drying speed is slow. Since the drying speed of the ink is slow, it is necessary to lower the printing speed as compared with gravure printing using oil-based ink, and the printing efficiency (production efficiency) deteriorates.
  • a plate used for water-based gravure printing is characterized in that the cells are shallower and the number of screen lines is shallower than oil-based Daravia printing in order to increase the drying speed of the ink. This makes it possible to print with a texture different from oil. In general, the color becomes brighter, the halftone dot reproducibility (fine strength, place) is improved, the highlighting is improved, and the shallow plate is used to reduce the amount of ink used. The effect of the solvent is further reduced by reducing the amount.
  • Patent Documents 9 and 10 a gravure printing method using a water-based gravure ink, using a plate having a mesh line number of 200 to 400 lines and a plate depth of 10 to 17 m is proposed.
  • a gravure printing roll (gravure cylinder) is formed on a gravure printing roll (gravure cylinder) by forming a minute recess (gravure cell) according to the plate making information, and the gravure cell is filled with ink. It is transferred to printed matter.
  • a copper plating layer (plate material) for forming a plate surface is provided on the surface of a metal hollow roll such as aluminum or iron, and the copper plating layer is etched in accordance with plate-making information by etching.
  • a concave portion (gravure cell) is formed, and then a hard chromium layer is formed by chrome plating to increase the press life of the gravure plate making roll to form a surface-enhanced coating layer, and plate making (plate surface production) is completed.
  • a hard chromium layer is formed by chrome plating to increase the press life of the gravure plate making roll to form a surface-enhanced coating layer, and plate making (plate surface production) is completed.
  • the chromium plating process uses highly toxic hexavalent chromium, there is an extra cost to maintain work safety, and there is also a problem of pollution.
  • a surface-enhanced coating layer that replaces the chromium layer. The current situation is that the appearance of
  • Patent Documents 5 to 7 Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-282296
  • Patent Document 2 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-172752
  • Patent Document 3 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-10300
  • Patent Document 4 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-178653
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 11-309950
  • Patent Document 6 Japanese Patent Laid-Open No. 11-327124
  • Patent Document 7 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-15770
  • Patent Document 9 JP 2001-30611 A
  • Patent Document 10 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-178622
  • a gravure cell By using this diamond-like carbon (DLC) thin film (for example, 1 m), a gravure cell can be produced with a shallow depth, and a gravure printing roll can be easily manufactured.
  • the required printing density optical density and transmittance density
  • the present invention has found that the ink film thickness is small, the drying load, the printing speed can be increased, the plate fog can be eliminated, the ink consumption can be reduced, and the printing cost can be reduced. Is completed.
  • the present invention provides a novel gravure printing roll having a surface-enhanced coating layer that is non-toxic and has no fear of causing pollution, and has excellent printing durability and printing performance, and a method for producing the same. Objective.
  • a first aspect of a gravure plate making roll according to the present invention is a copper having a hollow tool and a plurality of gravure cells formed on the surface of the hollow roll.
  • a gravure plate-making roll comprising a plating layer and a diamond-like carbon coating covering the surface of the copper plating layer, wherein the depth of the gravure cell covered by the diamond-like carbon coating is 5 ⁇ m or more and less than 10 ⁇ m It is characterized by that.
  • a second aspect of the gravure printing roll of the present invention includes a hollow roll, a copper plating layer provided on the surface of the hollow roll and having a number of gravure cells formed on the surface, and a surface of the copper plating layer.
  • a first aspect of the method for producing a gravure printing roll of the present invention includes a step of preparing a hollow roll, a copper plating step of forming a copper plating layer on the surface of the hollow roll, and a surface of the copper plating layer
  • a diamond-like carbon film forming step for forming a diamond-like carbon film on a gravure plate wherein the gravure cell covered with the diamond-like carbon film has a depth of 5 ⁇ m to 10 ⁇ m. It is characterized by being less than.
  • a second aspect of the method for producing a gravure printing roll of the present invention includes a step of preparing a hollow roll, a copper plating step of forming a copper plating layer on the surface of the hollow roll, and a surface of the copper plating layer
  • a gravure cell forming step for forming a number of gravure cells on the surface a metal layer forming step for forming a metal layer on the surface of the copper plating layer, and a metal carbide layer for forming a metal carbide layer of the metal on the surface of the metal layer
  • a gravure plate-making roll manufacturing method comprising: a forming step; and a diamond-like carbon film forming step of forming a diamond-like carbon film on the surface of the metal carbide layer, wherein the gravure cell is coated with the diamond-like carbon film.
  • the depth is 5 ⁇ m or more and less than 10 ⁇ m.
  • the metal carbide layer is preferably a metal carbide gradient layer, and the carbon composition ratio in the metal carbide gradient layer is such that the ratio of carbon to the metal layer side force and the diamond-like carbon coating direction is It is set to increase gradually.
  • the adhesion of the diamond-like carbon film to the copper plating layer is improved by interposing the metal layer and the metal carbide layer.
  • the copper plating layer has a thickness of 50 to 200 / zm, and the metal layer has a thickness of 0.001 to 1 ⁇ m, preferably 0.001 to 0.05 m, and the metal carbide layer.
  • the thickness of the diamond-like carbon film is preferably 0.1 to 1 m, and the thickness of the diamond-like carbon film is preferably 0.1 to 2 / ⁇ ⁇ .
  • the depth of the gravure cell coated with the diamond-like carbon film is a force that is 5 m or more and less than 10 ⁇ m, preferably 6 ⁇ m or more and 9 ⁇ m or less, more preferably 7 ⁇ m or more and 8.5 m.
  • the thickness of the diamond-like carbon coating is preferably 0.1 to 2 111 force, more preferably 0.5 to 1.5 111 force, and more preferably 0.8 to 1.2 m force.
  • the metal layer, the metal carbide layer, preferably the metal carbide inclined layer, and the diamond-like carbon film are respectively formed by a sputtering method.
  • the metal it is preferable to use a metal that can be carbonized and has a high affinity for copper. Yes.
  • the metal is tungsten (W), silicon (Si), titanium (Ti), chromium (Cr), tantalum (Ta), zirconium (Zr) force group force selected one or two or more metals selected It is preferable that
  • the gravure cell is formed by an etching method or an electronic engraving method, but an etching method is preferred.
  • the etching method is a method in which a gravure cell is formed by applying a photosensitive liquid to the plate cylinder surface of the gravure cylinder and baking it directly, followed by etching.
  • the electronic engraving method is a method of engraving a gravure cell on a copper surface of a Daravia cylinder by mechanically operating a diamond engraving needle by a digital signal.
  • the use of a diamond-like carbon (DLC) coating as the surface-enhanced coating layer can eliminate the chromium plating step, so that highly toxic hexavalent chromium is not used, and work can be performed. No extra costs are required to ensure safety, and there is no concern about pollution, and the diamond-like carbon (DLC) coating has strength comparable to that of the chromium layer and has excellent printing durability! It has a great effect.
  • DLC diamond-like carbon
  • the diamond-like carbon (DLC) coating has a strength comparable to that of a thick layer of chrome plating (for example, 8 m) even though it is a thin layer (for example, 0.1 to 2 m).
  • a thick layer of chrome plating for example, 8 m
  • a thin layer for example, 0.1 to 2 m.
  • the gravure cell depth is shallow, and the gravure printing roll can be easily manufactured. Shallow printing by using a gravure plate roll with gravure cells ensures the necessary printing density (optical density and transmittance density), and also provides high-definition gravure printing and concealment.
  • the ink film thickness is small, the drying load is small, the printing speed can be increased, the plate fog can be eliminated, the amount of ink used can be reduced, the printing cost can be reduced, and the oil-based ink Using ⁇ U large effect is achieved when also reduces VOC emissions when.
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a production process of a gravure plate-making roll of the present invention, wherein (a) is an overall cross-sectional view of a hollow roll, and (b) is a copper plating layer on the surface of a hollow roll. Shows the formed state (C) is a partially enlarged sectional view showing a state in which a gravure cell is formed on a copper plating layer of a hollow roll, and (d) is a state in which a tungsten carbide layer is formed on the surface of the copper plating layer of the hollow roll.
  • FIG. 1 is a partially enlarged sectional view showing a state in which a metal carbide layer is formed on the surface of the metal layer of the hollow roll, and (f) is a diamond-like carbon (DLC) coating on the surface of the metal carbide layer of the hollow roll.
  • DLC diamond-like carbon
  • FIG. 2 is a flowchart showing a method for producing a gravure printing roll of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the gravure printing roll of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of formation of a gravure cell, where (a) is a case of coating with a diamond-like carbon (DLC) film according to the present invention, and (b) is a conventional chromium plating layer. The case where coating was performed is shown.
  • DLC diamond-like carbon
  • FIG. 5 is a top view of FIG. 4, where (a) is a top view of FIG. 4 (a) and (b) is a top view of FIG. 4 (b).
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of formation of a gravure cell, where (a) is a case of coating with a diamond-like carbon (DLC) film according to the present invention, and (b) is a conventional chromium plating layer. The case where coating was performed is shown.
  • DLC diamond-like carbon
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another example of forming a gravure cell coated with a diamond-like carbon (DLC) film according to the present invention.
  • DLC diamond-like carbon
  • 10 Plate base material (hollow roll), 10a: Gravure plate roll, 11: Ink, 12: Copper plating layer, 1, 3, 13a, 13b: Partition wall, 14: Gravure cell, 14a: Covered with DLC coating 14b: Conventional gravure cell coated with a chromium plating layer, 16: Metal layer, 18: Metal carbide layer, preferably metal carbide gradient layer, 20: Diamond-like carbon (DLC) coating, 21 : Chrome plating layer.
  • Hlow roll Gravure plate roll
  • 11 Ink
  • 12 Copper plating layer
  • 1, 3, 13a, 13b Partition wall
  • 14 Gravure cell
  • 14a Covered with DLC coating
  • 14b Conventional gravure cell coated with a chromium plating layer
  • 16 Metal layer
  • 18 Metal carbide layer, preferably metal carbide gradient layer
  • 20 Diamond-like carbon (DLC) coating
  • 21 Chrome plating layer.
  • DLC Diamond-like carbon
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a production process of a gravure printing roll according to the present invention.
  • Cross-sectional view of the entire hollow roll (b) is a partially enlarged cross-sectional view showing a state where a copper plating layer is formed on the surface of the hollow roll, and (c) is a portion showing a state where a gravure cell is formed on the copper plating layer of the hollow roll.
  • Enlarged sectional view, (d) is a partially enlarged sectional view showing a state in which a metal layer is formed on the copper plating layer surface of the hollow roll, and (e) shows a state in which the metal carbide layer is formed on the surface of the hollow roll metal layer.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a method for producing a gravure printing roll of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the gravure printing roll of the present invention.
  • reference numeral 10 denotes a plate base material, which is a hollow roll made of metal such as aluminum or iron or reinforced resin such as carbon fiber reinforced resin (CFRP) ( Step 100 in Figure 2).
  • a copper plating layer 12 is formed on the surface of the hollow roll 10 by a copper plating process (step 102 in FIG. 2).
  • a large number of minute recesses (gravure cells) 14 are formed on the surface of the copper plating layer 12 (step 104 in FIG. 2).
  • the gravure cell 14 is formed by an etching method (a photosensitive liquid is applied to the plate cylinder surface and directly baked, and then etched to form the gravure cell 14).
  • Electron engraving method a diamond engraving needle using a digital signal
  • a force etching method that can use a known method such as engraving the Daravia cell 14 on the copper surface by mechanically operating the copper plate is suitable.
  • the metal layer 16 is formed on the surface of the copper plating layer 12 (including the gravure cell 14) on which the gravure cell 14 is formed (step 106 in FIG. 2). Further, a metal carbide layer of the metal, preferably a metal carbide gradient layer 18 is formed on the surface of the metal layer 16 (step 108 in FIG. 2).
  • the metal layer 16 and the metal carbide layer, preferably the metal carbide inclined layer 18, can be formed by a sputtering method, a vacuum deposition method (electron beam method), an ion plating method, MBE (molecular beam epitaxy method), laser deposition.
  • a force sputtering method to which a known method such as a brazing method, an ion assist film forming method, or a plasma CVD method can be applied is preferable.
  • the metal is preferably a metal that can be carbonized and has a high affinity for copper.
  • tungsten (W), silicon (Si), titanium (Ti), chromium (Cr), tantalum (Ta), zirconium (Zr), and the like can be used.
  • the metal in the metal carbide layer preferably the metal carbide inclined layer 18, the same metal as the metal layer 16 is used.
  • the composition ratio of carbon in the metal carbide inclined layer 18 is set so that the ratio of carbon gradually increases from the metal layer 16 side to the diamond-like carbon (DLC) coating 20 described later. In other words, the film is formed so that the composition ratio of carbon gradually increases from 0% to gradually (stepwise or steplessly), and finally becomes 100%.
  • DLC diamond-like carbon
  • a known method may be used as a method for adjusting the composition ratio of carbon in the metal carbide layer, preferably the metal carbide inclined layer 18.
  • a sputtering method using a solid metal target and an argon gas atmosphere
  • the injection rate of hydrocarbon gas such as methane gas, ethane gas, propan gas, butane gas, acetylene gas, etc. is gradually increased stepwise or steplessly), so that the proportion of carbon in the metal carbide layer 18 is a copper plating layer.
  • Diamond-like carbon (DLC) coating with 12 side forces is a metal carbide layer in which the composition ratio of both carbon and metal is changed so that it gradually increases stepwise or steplessly with respect to 20 directions, that is, metal carbide.
  • the graded layer 18 can be formed.
  • the carbon ratio of the metal carbide layer 18 in this way, the adhesion of the metal carbide layer 18 to both the metal layer 16 and the diamond like carbon (DLC) coating 20 can be improved.
  • the injection amount of hydrocarbon gas is constant, a metal carbide layer having a constant composition ratio of carbon and metal can be obtained, and the same operation as that of the metal carbide gradient layer can be performed.
  • a diamond-like carbon (DLC) film 20 is formed on the surface of the metal carbide layer, preferably the metal carbide inclined layer 18 (step 110 in FIG. 2).
  • the diamond-like carbon (DLC) film 20 can be formed by sputtering, vacuum evaporation (electron beam method), ion, as in the formation of the metal layer 16 and the metal carbide layer, preferably the metal carbide inclined layer 18.
  • Known methods such as a plating method, MBE (molecular beam epitaxy method), laser abrasion method, ion-assisted film formation method, plasma CVD method and the like can be applied, but a sputtering method is preferable.
  • the sputtering method was a thin film! / When the material (target material) is struck with ions, the material is splashed. This is a method of creating a thin film by depositing the splashed material on the substrate. It can be manufactured in a large area with good reproducibility.
  • the vacuum evaporation method is a method for producing a thin film by forming a thin film, irradiating the material with an electron beam, heating and evaporating, and depositing (depositing) the evaporated material on a substrate.
  • the film forming speed is high, and the damage to the substrate is small.
  • RF ion plating method After evaporating the thin film material, it is deposited on a substrate that is ionized by radio frequency (RF) (RF ion plating method) or arc (arc ion plating method).
  • RF ion plating method radio frequency
  • arc arc ion plating method
  • the molecular beam epitaxy method is a method of forming a thin film by evaporating a source material in an ultrahigh vacuum and supplying it to a heated substrate.
  • the laser ablation method is a method in which ions are emitted by making a high-density laser pulse incident on a target to form a thin film on an opposing substrate.
  • the ion-assisted film formation method is a method in which an evaporation source and an ion source are installed in a vacuum vessel and a film is formed using ions in an auxiliary manner.
  • the plasma CVD method is a method in which a raw material gas is decomposed using plasma excitation and reactively deposited on a substrate for the purpose of forming a thin film at a lower temperature when performing the CVD method under reduced pressure.
  • the depth of the gravure cell 14a covered with the diamond-like carbon (DLC) coating in the obtained gravure plate making roll 10a is not less than 5 ⁇ m and not more than 10 ⁇ m. It is at least 6 ⁇ m or more and 9 ⁇ m or less, more preferably 7 ⁇ m or more and 8.5 ⁇ m or less.
  • the formation of such a very shallow depth of gravure cell can be achieved with a thin layer of diamond-like carbon (eg, 0.1-2 / ⁇ ⁇ ) but a thick layer of conventional chromium plating (eg, 8 / zm).
  • the force that can be achieved because it has the superior characteristics of having a strength comparable to that of a gravure cell with such a very shallow depth has many advantages as follows.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing one example of formation of a gravure cell.
  • (A) is a case where coating is performed with a diamond-like carbon (DLC) film according to the present invention, and (b) is a conventional one. The case where coating with a chrome plating layer is performed is shown.
  • 5 (a) is a top view of FIG. 4 (a), and FIG. 5 (b) is a top view of FIG. 4 (b).
  • Fig. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the formation of a gravure cell.
  • (A) shows a case where a diamond-like carbon (DLC) coating according to the present invention is applied, and (b) shows a case where a conventional chromium plating layer is applied.
  • DLC diamond-like carbon
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another example of forming a gravure cell coated with a diamond-like carbon (DLC) film according to the present invention. It should be noted that it is preferable to provide the metal layer 16 and the metal carbide layer 18 between the copper plating layer 12 and the DLC film 20 in FIGS. 4 (a), 5, 6, 6 (a), and 7. The structure without the layer is shown.
  • DLC diamond-like carbon
  • the surface of the copper plating layer 12 is covered with a chromium (Cr) plating layer 21 to form a gravure cell 14b having a conventional structure.
  • This conventional Davier cell 14b has a copper Bare gravure cell 12 (bare partition wall 13 thickness: 8 m, opening: 94 m x 94 m, depth 12 m) formed on the layer 12 is covered with a 8 ⁇ m thick chromium layer 21
  • the gravure cell 14b having the conventional structure thus formed has an opening of 78 m x 78 ⁇ m and a depth of 12 m, and the thickness of the partition wall 13b covered with the chromium plating layer 21 is 24. ⁇ m (Fig. 4 (b) and Fig. 5 (b)).
  • 9 ⁇ m 2 showing, 71362 m 3 is the measured value of the volume to which was obtained by multiplying the depth 78 mu m. Therefore, this volume of ink 11 is stored in the gravure cell 14b.
  • the surface of the copper plating layer 12 is covered with a diamond-like carbon (DLC) film 20 to form a gravure cell 14a having the structure of the present invention.
  • the gravure cell 14a of the structure of the present invention is a bare gravure cell 14 formed in a copper plating layer 12 (bare partition wall 13 thickness: 8 m, opening: 94 m ⁇ 94 m, depth: 8 m). It is formed by coating a diamond-like carbon (DLC) film 20 having a thickness of 1 ⁇ m.
  • the thus formed gravure cell 14a of the structure of the present invention has an opening of 92 m X m and a depth of 8 ⁇ m, and the thickness of the partition wall 13a covered with the diamond-like carbon (DLC) film 20 is 10 ⁇ m. It becomes m /! (Fig. 4 (a) and Fig. 6 (a)).
  • DLC diamond-like carbon
  • the upper surface square in which the central force of the partition wall is also measured has the same area as 102 m ⁇ 102 / zm, and the depth Is 12 m for the gravure cell 14b of the conventional structure, whereas the gravure cell 14a of the structure of the present invention is about 8 ⁇ m, despite the extremely shallow depth (although the gravure cell 14a is slightly more ) Ink 11 can be stored, so that the same print density (optical density, transmittance density) can be achieved when printing.
  • the gravure cell 14a having the structure of the present invention has the thickness of the partition wall portion 13a covered with the diamond-like carbon (DLC) film 20 as shown in FIGS. This is 10 m, which is compared with the 24 ⁇ m thickness of the partition wall 13b of the gravure cell 14b of the conventional structure. Therefore, the ink loss during printing is reduced and the concealment is greatly improved.
  • DLC diamond-like carbon
  • FIG. 6 shows another example of forming a gravure cell having a conventional structure (FIG. 6B) and a gravure cell having a structure of the present invention (FIG. 6A).
  • the gravure cell 14b of the conventional structure shown in Fig. 6 (b) is a bare gravure cell 14 (opening: 30 m x 30 m, depth: 12 m) formed on the copper plating layer 12 with a thickness of 8 ⁇ m.
  • the chrome plating layer 21 is coated.
  • the opening of the gravure cell 14b having the conventional structure thus formed has a size of 14 m ⁇ 14 m and a depth of 12 ⁇ m.
  • FIG 6 (b) and actually measuring the cross-sectional area portion shown in a 148. 232 / zm 2, 2075. 248 m 3 is measured value to this was obtained by multiplying the depth m. Therefore, this volume of ink is stored in the gravure cell 14b.
  • the gravure cell 14a having the structure of the present invention shown in FIG. 6 (a) is a bare gravure cell 14 formed in the copper plating layer 12 (opening: 30 m ⁇ 30 m, depth: 8 m). Further, a diamond-like carbon (DLC) film 20 having a thickness of 1 ⁇ m is coated thereon.
  • the opening of the gravure cell 14a having the structure of the present invention formed in this way has a size of 28 m ⁇ 28 m and a depth of 8 ⁇ m.
  • Figure 6 is a 216. 91 m 2 and actually measuring the cross-sectional area portion shown in (a), 6073. 48 m 3 is measured value to this was obtained by multiplying the depth 2 8 / zm. Therefore, this volume of ink is stored in the gravure cell 14a.
  • the use of the gravure cell having the structure of the present invention makes it possible to reduce the depth when the opening is small. Even if it is shallow, there is a merit if the amount of ink stored increases significantly compared to the conventional gravure cell.
  • FIG. 7 shows another example of forming a gravure cell having the structure of the present invention.
  • the gravure cell 14a having the structure of the present invention shown in FIG. 7 has an extremely small opening.
  • This gravure cell 14a is a bare gravure cell 14 (opening: 7m x 7m, depth: 8m) formed in the copper plating layer 12. Thickness: formed by coating a diamond-like carbon (DLC) coating 20 of L m.
  • the thus-formed gravure cell 14a having the structure of the present invention has an opening of 5 m ⁇ 5 m and a depth of 8 / zm.
  • a gravure cylinder (aluminum hollow roll) with a circumference of 600mm and a surface length of 1100mm is installed in the measuring tank, and the anode chamber is brought close to the air roll up to 20mm by an automatic slide device using a computer system, overflowing the measuring liquid, A copper plating layer of 80 m was formed at 18A 6. OV by immersing it completely. A uniform copper plating layer with a plating time of 20 minutes and no pits on the plating surface was obtained.
  • the copper plating layer formed above is coated with a photosensitive film, and the image is laser-exposed, developed, and burned to form a resist image, and then dry etching such as plasma etching is performed to obtain gravure cell force.
  • a printing plate was formed by engraving the image and then removing the resist image. At this time, a hollow roll having a gravure cell depth of 8 m (Example 1) was produced.
  • a tandastain (W) layer was formed by sputtering on the upper surface of the copper plating layer on which the gravure cell was formed.
  • the sputtering conditions are as follows. Tungsten (W) sample: solid tungsten target, atmosphere: argon gas atmosphere, film formation temperature: 200 to 300 ° C., film formation time: 60 minutes, film formation thickness: 0.03 m.
  • tungsten carbide layer was formed on the upper surface of the tungsten layer (W).
  • the sputtering conditions are as follows. Tungsten (W) Sample: Solid tungsten target, Atmosphere: Gradually increase hydrocarbon gas in argon gas atmosphere, Deposition temperature: 200-300 ° C, Deposition Time: 60 minutes, film thickness: 0 .: m.
  • a diamond-like force single bond (DLC) film was formed on the upper surface of the tungsten carbide layer by sputtering.
  • the sputtering conditions are as follows. DLC sample: solid carbon target, atmosphere: argon gas atmosphere, film formation temperature: 200 to 300 ° C., film formation time: 150 minutes, film formation thickness :: m. In this way, a gravure printing roll (gravure cylinder) was completed.
  • a hollow roll having a gravure cell depth of 8 m was produced in the same manner as in Example 1. Except that the tungsten (W) sample was changed to a silicon (Si) sample for the hollow roll, a gravure plate making roll was completed in the same manner as in Example 1, and a printing test was conducted in the same manner. It was possible to obtain a printed material with good transferability without plate fogging. Also in these examples, it was confirmed that the diamond-like carbon (DLC) coating had a performance comparable to that of the conventional chromium layer and could be sufficiently used as a substitute for the chromium layer. In addition, it was confirmed that the same results as in Example 1 were obtained for other printing performances. Similar experiments were performed using titanium (Ti) and chromium (Cr) as metal samples, and it was confirmed that similar results were obtained.
  • Ti titanium
  • Cr chromium

Abstract

　毒性がなくかつ公害発生の心配も皆無な表面強化被覆層を具備するとともに耐刷力並びに印刷性能に優れた新規なグラビア製版ロール及びその製造方法を提供する。 　中空ロールと、該中空ロールの表面に設けられかつ表面に多数のグラビアセルが形成された銅メッキ層と、該銅メッキ層の表面を被覆するダイヤモンドライクカーボン被膜とを含むグラビア製版ロールであって、前記ダイヤモンドライクカーボン被膜によって被覆されたグラビアセルの深度が５μｍ以上１０μｍ未満であるようにした。                

Description

明 細 書
グラビア製版ロール及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、クロムメツキを用いることなぐ充分な強度を有する表面強化被覆層を具 備するとともに極めて浅 、深度のグラビアセルを有するグラビア製版ロール及びその 製造方法に関し、特にクロム層に替わる表面強化被覆層としてダイヤモンドライク力 一ボン (DLC)層を設けるとともにグラビア印刷にお 、て充分なる印刷濃度 (光学濃 度、透過率濃度)並びに隠蔽性を達成することができるようにしたグラビア製版ロール 及びその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 従来のグラビア製版ロールは、一般的に、 1インチ当たり 175本のスクリーン線を有 し、かつ、最シャドウ部のセルの深さが 25 μ m〜30 μ mである版が用いられ、そして 、 2、 3 m以上の粒子径のものが 90%以上を占めている無機顔料及び有機顔料を 含むグラビアインキを使用してグラビア印刷が行われている。
[0003] インキの基本組成は、主剤としてインキに色をつける物質である顔料と、顔料を被 印刷物に固着させ均一に分散させる物質である樹脂と、インキの流動性 ·転移性 ·乾 燥性等を調整する物質である溶剤：べヒクルと、助剤として泡消しや静電気防止など の ヽろ 、ろな効果を加える添加剤の四つ力 成り立って!/、る。
[0004] 油性インキの溶剤は、トルエン、キシレン、酢酸ェチル、酢酸 n—プロピル、 MEK、 MIBK、 IPA、エタノール、 n—プロパノール等が使用されており、水性インキの溶剤 は、エタノール、 n—プロパノール、 IPA、水が使用されている。
[0005] トルエン ·ΜΕΚなど油性インキで使われている化学物質は、（1)刺激臭が強い。 (2 )引火点が低ぐ揮発性も高い為、充満した際に引火'爆発しやすい。（3)人体に吸 引されると健康被害を及ぼす。（4)環境にも影響がある。（5)炭酸ガス排出量削減に マイナスである。
[0006] 印刷工程で蒸発する溶剤等の有機化合物 (VOC)は、 (1)工場外へ排出して大気 汚染や工場周辺の悪臭問題につながって 、る。（2)排出しきれな 、ものは工場内に 充満して引火'爆発の危険性や作業員の健康被害など、作業環境の危険性がある。
(3)蒸発しきれない溶剤は、フィルムに残り、印刷された袋の特有の臭いの原因とな る。特に食品業界で問題である。
[0007] 残留溶剤問題は、商品のイメージを低下するだけでなぐ食品の場合、風味を損な つたり、臭 、を吸着しやす 、ものに!/、たっては味が変化する場合がある。
[0008] 水性インキは、基本的に水とアルコールを使用することにより、油性インキの諸問題 を解決している力 エタノールが残留する問題は残る。しかし、エタノール +水は、強 い刺激臭もなぐ内容物の風味を変化することはない。エタノールが与える影響は、 環境や健康上影響を与える許容範囲よりもかなり低い。工場内はエタノールで充満し ているが、臭いは殆ど無い。し力し、アルコールであるので引火の危険がない訳では ないが、有機溶剤に比べれば、危険度はかなり低いものとなる。
[0009] 従来のレーザー製版により作られるグラビア版は、一般的に、 1インチ当たり 175本 のスクリーン線を有し、かつ、最シャドウ部のセルの深さが 25 μ m〜30 μ mである版 が用いられる。この条件で水性グラビア印刷を行うと、インクの乾燥速度が遅いので、 版かぶりが生じ易い。インクの乾燥速度が遅いので、油性インキ使用のグラビア印刷 に比して印刷速度が低くする必要があり、印刷効率 (生産効率)が悪くなる。
[0010] 水性グラビア印刷に使用される版は、インクの乾燥速度を速くするために、油性ダラ ビア印刷と比較すると、セルが浅ぐスクリーン線数が多いことが特徴である。これによ つて、油性とは違う風合いの印刷が出来上がる。一般的に、色合いが明るくなり、また 、網点再現性 (細力 、ところ）が良くなり、ハイライト性が良くなり、浅版ィ匕することによ り、インキ使用量が減り、インキ使用量が減ることで更に溶剤による影響は少なくなる 。特許文献 9及び 10によれば、水性グラビアインキを用い、メッシュの線数が 200〜4 00線、版深が 10〜17 mの版を用いるグラビア印刷方法が提案されている。
[0011] また、グラビア印刷では、グラビア製版ロール (グラビアシリンダー）に対し、製版情 報に応じた微小な凹部 (グラビアセル)を形成して版面を製作し当該グラビアセルに インキを充填して被印刷物に転写するものである。一般的なグラビア製版ロールにお いては、アルミニウムや鉄などの金属製中空ロールの表面に版面形成用の銅メツキ 層（版材)を設け、該銅メツキ層にエッチングによって製版情報に応じ多数の微小な 凹部（グラビアセル)を形成し、次 、でグラビア製版ロールの耐刷カを増すためのクロ ムメツキによって硬質のクロム層を形成して表面強化被覆層とし、製版 (版面の製作） が完了する。しかし、クロムメツキ工程においては毒性の高い六価クロムを用いている ために、作業の安全維持を図るために余分なコストがかかる他、公害発生の問題もあ り、クロム層に替わる表面強化被覆層の出現が待望されているのが現状である。
[0012] 一方、グラビア製版ロール (グラビアシリンダー）の製造にっ 、て、セルを形成した 銅メツキ層にダイヤモンドライクカーボン (DLC)を形成し、表面強化被覆層として用 いる技術 (特許文献 1〜3)や、銅メツキ層に DLC層を形成した後、セルを形成し印刷 版を製造する技術 (特許文献 4)は知られているが、 DLC層は銅との密着性が弱ぐ 剥離し易いという問題があった。また、本願出願人は、中空ロールにゴム又は榭脂層 を形成し、その上にダイヤモンドライクカーボン (DLC)の被膜を形成した後、セルを 形成し、グラビア印刷版を製造する技術をすでに提案している (特許文献 5〜7)。 特許文献 1 特開平 4— 282296号公報
特許文献 2 特開 2002 — 172752号公報
特許文献 3 特開 2000 — 10300号公報
特許文献 4特開 2002 — 178653号公報
特許文献 5 特開平 11 - - 309950号公報
特許文献 6 特開平 11 - - 327124号公報
特許文献 7 特開 2000 — 15770号公報
特許文献 8 特開 2003 — 145952号公報
特許文献 9 特開 2001 — 30611号公報
特許文献 10 :特開 2002— 178622号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0013] 本発明者は、上記した従来技術の問題点に鑑み、クロムメツキ層に替わる表面強化 被覆層につ 、て鋭意研究を続けたところ、ダイヤモンドライクカーボン (DLC)の薄層 (例えば、 1 μ mの厚さ）を用いることによってクロムメツキの厚い層（例えば、 8 m)に 匹敵する強度を有しかつ毒性はなく公害発生の心配も全くない表面強化被覆層を得 ることができることを見出した。
[0014] そして、このダイヤモンドライクカーボン (DLC)の薄膜 (例えば、 1 m)を用いるこ とによってグラビアセルの深度の浅 、グラビア製版ロールを容易に製造することがで き、かっこの深度の浅!、グラビアセルを有するグラビア製版ロールを用いて印刷を行 うことによって、必要な印刷濃度 (光学濃度、透過率濃度)を確保できるとともに高精 細なグラビア印刷が得られ、かつ隠蔽性を向上させることができ、インクの膜厚が小さ くて乾燥負荷力 、さぐ印刷速度を増大でき、さらには版かぶりを解消でき、インキ使 用量が少なくて済み、印刷コストを低減できることを見出し、本発明を完成したもので ある。
[0015] 本発明は、毒性がなくかつ公害発生の心配も皆無な表面強化被覆層を具備すると ともに耐刷カ並びに印刷性能に優れた新規なグラビア製版ロール及びその製造方 法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0016] 上記課題を解決するために、本発明のグラビア製版ロールの第 1の態様は、中空口 ールと、該中空ロールの表面に設けられかつ表面に多数のグラビアセルが形成され た銅メツキ層と、該銅メツキ層の表面を被覆するダイヤモンドライクカーボン被膜とを 含むグラビア製版ロールであって、前記ダイヤモンドライクカーボン被膜によって被 覆されたグラビアセルの深度が 5 μ m以上 10 μ m未満であるようにしたことを特徴と する。
[0017] 本発明のグラビア製版ロールの第 2の態様は、中空ロールと、該中空ロールの表面 に設けられかつ表面に多数のグラビアセルが形成された銅メツキ層と、該銅メツキ層 の表面に設けられた金属層と、該金属層の表面に設けられた当該金属の炭化金属 層と、該炭化金属層の表面を被覆するダイヤモンドライクカーボン被膜とを含むダラ ビア製版ロールであって、前記ダイヤモンドライクカーボン被膜によって被覆されたグ ラビアセルの深度が 5 μ m以上 10 μ m未満であるようにしたことを特徴とする。
[0018] 本発明のグラビア製版ロールの製造方法の第 1の態様は、中空ロールを準備する 工程と、該中空ロールの表面に銅メツキ層を形成する銅メツキ工程と、該銅メツキ層の 表面に多数のグラビアセルを形成するグラビアセル形成工程と、該銅メツキ層の表面 にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成するダイヤモンドライクカーボン被膜形成ェ 程とを含むグラビア製版ロールの製造方法であって、前記ダイヤモンドライクカーボ ン被膜によって被覆されたグラビアセルの深度が 5 μ m以上 10 μ m未満であるように したことを特徴とする。
[0019] 本発明のグラビア製版ロールの製造方法の第 2の態様は、中空ロールを準備する 工程と、該中空ロールの表面に銅メツキ層を形成する銅メツキ工程と、該銅メツキ層の 表面に多数のグラビアセルを形成するグラビアセル形成工程と、該銅メツキ層の表面 に金属層を形成する金属層形成工程と、該金属層の表面に当該金属の炭化金属層 を形成する炭化金属層形成工程と、該炭化金属層の表面にダイヤモンドライクカー ボン被膜を形成するダイヤモンドライクカーボン被膜形成工程とを含むグラビア製版 ロールの製造方法であって、前記ダイヤモンドライクカーボン被膜によって被覆され たグラビアセルの深度が 5 μ m以上 10 μ m未満であるようにしたことを特徴とする。
[0020] 前記炭化金属層が、好ましくは炭化金属傾斜層であって、該炭化金属傾斜層にお ける炭素の組成比が前記金属層側力 前記ダイヤモンドライクカーボン被膜方向に 対して炭素の比率が徐々に増大するように設定されている。なお、前記金属層及び 炭化金属層を介在させることによって、銅メツキ層に対するダイヤモンドライクカーボ ン被膜の密着性が向上する。
[0021] 前記銅メツキ層の厚さが 50〜200 /z m、前記金属層の厚さが 0. 001-1 μ m、好 ましくは 0. 001-0. 05 ^ m,前記炭化金属層の厚さが 0. 1〜1 m、及び前記ダイ ャモンドライクカーボン被膜の厚さが 0. 1〜2 /ζ πιであることが好ましい。前記ダイヤ モンドライクカーボン被膜に被覆されたグラビアセルの深度としては、 5 m以上 10 μ m未満が用いられる力 好ましくは 6 μ m以上 9 μ m以下、さらに好ましくは 7 μ m 以上 8. 5 m以下が使用できる。前記ダイヤモンドライクカーボン被膜の厚さとして は、 0. 1〜2 111力用いられる力 0. 5〜1. 5 111カ 子ましく、 0. 8〜1. 2 m力さら に好ましい。
[0022] 前記金属層、前記炭化金属層、好ましくは炭化金属傾斜層及び前記ダイヤモンド ライクカーボン被膜をスパッタリング法によってそれぞれ形成することが好適である。
[0023] 前記金属としては、炭化可能でありかつ銅と親和性の高 、金属を用いるのが好まし い。
[0024] 前記金属が、タングステン (W)、珪素（Si)、チタン (Ti)、クロム（Cr)、タンタル (Ta) 、及びジルコニウム (Zr)力 なる群力 選ばれる一種又は二種以上の金属であること が好適である。
[0025] 前記グラビアセルの形成は、エッチング法又は電子彫刻法によって行えばょ 、が、 エッチング法が好適である。ここでエッチング法はグラビアシリンダーの版胴面に感 光液を塗布して直接焼き付けた後、エッチングしてグラビアセルを形成する方法であ る。電子彫刻法は、デジタル信号によりダイヤモンド彫刻針を機械的に作動させダラ ビアシリンダーの銅表面にグラビアセルを彫刻する方法である。
発明の効果
[0026] 本発明によれば、表面強化被覆層としてダイヤモンドライクカーボン (DLC)被膜を 用いることにより、クロムメツキ工程を省略することができるので、毒性の高い六価クロ ムを用いることがなくなり、作業の安全性を図るための余分なコストが不要で、公害発 生の心配も全くなぐしかもダイヤモンドライクカーボン (DLC)被膜はクロム層に匹敵 する強度を有し耐刷力にも優れると!、う大きな効果を奏するものである。
[0027] ダイヤモンドライクカーボン（DLC)被膜は、薄層（例えば、 0. 1〜2 m)であっても クロムメツキ層の厚い層（例えば、 8 m)に匹敵する強度を有しているため、このダイ ャモンドライクカーボン (DLC)の薄膜 (例えば、 0. 1〜2 /ζ πι)を用いることによって グラビアセルの深度の浅 、グラビア製版ロールを容易に製造することができ、かっこ の深度の浅 、グラビアセルを有するグラビア製版ロールを用いて印刷を行うことによ つて、必要な印刷濃度 (光学濃度、透過率濃度)を確保できるとともに高精細なグラビ ァ印刷が得られ、かつ隠蔽性を向上させることができ、インクの膜厚が小さくて乾燥 負荷が小さぐ印刷速度を増大でき、さらには版かぶりも解消でき、インキ使用量も少 なくて済み、印刷コストを低減でき、また油性インキを用いる場合には VOCの排出量 も低減すると ヽぅ大きな効果が達成される。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]本発明のグラビア製版ロールの製造工程を模式的に示す説明図で、（a)は中 空ロールの全体断面図、（b)は中空ロールの表面に銅メツキ層を形成した状態を示 す部分拡大断面図、（C)は中空ロールの銅メツキ層にグラビアセルを形成した状態を 示す部分拡大断面図、（d)は中空ロールの銅メツキ層表面に炭化タングステン層を 形成した状態を示す部分拡大断面図、（e)は中空ロールの金属層表面に炭化金属 層を形成した状態を示す部分拡大断面図、 (f)は中空ロールの炭化金属層表面に ダイヤモンドライクカーボン (DLC)被膜を被覆した状態を示す部分拡大断面図であ る。
[図 2]本発明のグラビア製版ロールの製造方法を示すフローチャートである。
[図 3]本発明のグラビア製版ロールの要部の拡大断面図である。
[図 4]グラビアセルの一つの形成例を示す断面概略図で、（a)は本発明に係るダイヤ モンドライクカーボン (DLC)被膜による被覆を行った場合、 (b)は従来のクロムメツキ 層による被覆を行った場合を示す。
[図 5]図 4の上面図で、（a)は図 4 (a)の上面図、（b)は図 4 (b)の上面図である。
[図 6]グラビアセルの他の形成例を示す断面概略図で、（a)は本発明に係るダイヤモ ンドライクカーボン (DLC)被膜による被覆を行った場合、 (b)は従来のクロムメツキ層 による被覆を行った場合を示す。
[図 7]本発明に係るダイヤモンドライクカーボン (DLC)被膜による被覆を行ったグラビ ァセルの別の形成例を示す断面概略図である。
符号の説明
[0029] 10 :版母材（中空ロール）、 10a :グラビア製版ロール、 11 :インキ、 12 :銅メツキ層、 1 3, 13a, 13b :隔壁部、 14：グラビアセル、 14a： DLC被膜で被覆した本発明構造の グラビアセル、 14b :クロムメツキ層で被覆した従来構造のグラビアセル、 16 :金属層、 18 :炭化金属層、好ましくは炭化金属傾斜層、 20 :ダイヤモンドライクカーボン (DLC )被膜、 21 :クロムメツキ層。
発明を実施するための最良の形態
[0030] 以下に本発明の実施の形態を説明するが、これら実施の形態は例示的に示される もので、本発明の技術思想力も逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでも ない。
[0031] 図 1は本発明のグラビア製版ロールの製造工程を模式的に示す説明図で、（a)は 中空ロールの全体断面図、（b)は中空ロールの表面に銅メツキ層を形成した状態を 示す部分拡大断面図、（c)は中空ロールの銅メツキ層にグラビアセルを形成した状態 を示す部分拡大断面図、（d)は中空ロールの銅メツキ層表面に金属層を形成した状 態を示す部分拡大断面図、（e)は中空ロールの金属層表面に炭化金属層を形成し た状態を示す部分拡大断面図、（f)は中空ロールの炭化金属層表面にダイヤモンド ライクカーボン (DLC)被膜を被覆した状態を示す部分拡大断面図である。図 2は本 発明のグラビア製版ロールの製造方法を示すフローチャートである。図 3は本発明の グラビア製版ロールの要部の拡大断面図である。
[0032] 本発明方法を図 1〜図 3を用いて説明する。図 1 (a)及び図 3において、符号 10は 版母材で、アルミニウム又は鉄等カゝらなる金属製又は炭素繊維強化榭脂 (CFRP)等 の強化榭脂製の中空ロールが用いられる（図 2のステップ 100)。該中空ロール 10の 表面には銅メツキ処理によって銅メツキ層 12が形成される（図 2のステップ 102)。
[0033] 該銅メツキ層 12の表面には多数の微小な凹部（グラビアセル） 14が形成される（図 2のステップ 104)。グラビアセル 14の形成方法としては、エッチング法 (版胴面に感 光液を塗布して直接焼き付けた後、エッチングしてグラビアセル 14を形成する）ゃ電 子彫刻法 (デジタル信号によりダイヤモンド彫刻針を機械的に作動させ銅表面にダラ ビアセル 14を彫刻する）等の公知の方法を用いることができる力 エッチング法が好 適である。
[0034] 次に、グラビアセル 14を形成した銅メツキ層 12 (グラビアセル 14を含む）の表面に 金属層 16を形成する（図 2のステップ 106)。さらに、この金属層 16の表面に当該金 属の炭化金属層、好ましくは炭化金属傾斜層 18を形成する（図 2のステップ 108)。 金属層 16及び炭化金属層、好ましくは炭化金属傾斜層 18の形成方法としては、ス ノ ッタリング法、真空蒸着法 (エレクトロンビーム法）、イオンプレーティング法、 MBE ( 分子線エピタキシー法）、レーザーアブレーシヨン法、イオンアシスト成膜法、プラズ マ CVD法等の公知の方法を適用できる力 スパッタリング法が好適である。
[0035] 前記金属としては、炭化可能でありかつ銅と親和性の高 、金属が好ま 、。この金 属としては、タングステン (W)、珪素（Si)、チタン (Ti)、クロム（Cr)、タンタル (Ta)、 及びジルコニウム (Zr)等を用いることができる。 [0036] 前記炭化金属層、好ましくは炭化金属傾斜層 18における金属は前記金属層 16と 同一の金属を用いる。炭化金属傾斜層 18における炭素の組成比は金属層 16側か ら後述するダイヤモンドライクカーボン (DLC)被膜 20方向に対して炭素の比率が徐 々に増大するように設定する。つまり、炭素の組成比は 0%〜徐々に（段階状もしくは 無段階状に)比率を増し、最後はほぼ 100%となるように成膜を行う。
[0037] この場合、炭化金属層、好ましくは炭化金属傾斜層 18中の炭素の組成比の調整 方法は公知の方法を用いればよいが、例えば、スパッタリング法（固体金属ターゲット を用い、アルゴンガス雰囲気で炭化水素ガス、例えば、メタンガス、ェタンガス、プロ パンガス、ブタンガス、アセチレンガス等の注入量を階段状又は無段階状に徐々に 増大する）によって、炭化金属層 18中の炭素の割合が銅メツキ層 12の側力もダイヤ モンドライクカーボン (DLC)被膜 20方向に対して段階状又は無段階状に徐々に増 大するように炭素及び金属の両者の組成割合を変化させた炭化金属層、即ち炭化 金属傾斜層 18を形成することができる。
[0038] このように炭化金属層 18の炭素の割合を調整することによって金属層 16及びダイ ャモンドライクカーボン (DLC)被膜 20の双方に対する炭化金属層 18の密着度を向 上させることができる。また、炭化水素ガスの注入量を一定とすれば、炭素及び金属 の組成割合を一定とした炭化金属層とすることができ、炭化金属傾斜層と同様の作 用を行わせることができる。
[0039] 続いて、前記炭化金属層、好ましくは炭化金属傾斜層 18の表面にダイヤモンドライ クカーボン (DLC)被膜 20を被覆形成する（図 2のステップ 110)。ダイヤモンドライク カーボン (DLC)被膜 20の形成方法としては、金属層 16及び炭化金属層、好ましく は炭化金属傾斜層 18の形成と同様に、スパッタリング法、真空蒸着法 (エレクトロンビ ーム法）、イオンプレーティング法、 MBE (分子線エピタキシー法）、レーザーアブレ ーシヨン法、イオンアシスト成膜法、プラズマ CVD法等の公知の方法を適用できるが 、スパッタリング法が好適である。
[0040] 上記したダイヤモンドライクカーボン (DLC)被膜 20を被覆し、このダイヤモンドライ クカーボン (DLC)被膜 20を表面強化被覆層として作用させることによって、毒性が なくかつ公害発生の心配も皆無となるとともに耐刷力に優れたグラビア製版ロール 10 aを得ることができる。
[0041] ここで、スパッタリング法は、薄膜にした！/、材料 (ターゲット材料）にイオンをぶつける と材料がはね飛ばされるが、このはね飛ばされた材料を基板上に堆積させ薄膜を作 製する方法であり、ターゲット材料の制約が少なぐ薄膜を大面積に再現性よく作製 できるなどの特徴がある。
[0042] 真空蒸着法 (エレクトロンビーム法）は、薄膜にした 、材料に電子ビームを照射し加 熱蒸発させ、この蒸発させた材料を基板上に付着 (堆積)させ、薄膜を作製する方法 であり、成膜速度が速く基板へのダメージが少ない等の特徴がある。
[0043] イオンプレーティング法は、薄膜にした ヽ材料を蒸発させた後、高周波 (RF) (RFィ オンプレーティング法)又はアーク（アークイオンプレーティング法）によりイオンィ匕さ せた基板上に堆積させ薄膜を作製する方法であり、成膜速度が速い、付着強度が大 きい等の特徴がある。
[0044] 分子線エピタキシー法は、超高真空中で原料物質を蒸発させ、加熱した基板上へ 供給し薄膜を形成する方法である。
[0045] レーザーアブレーシヨン法は、ターゲットに高密度化したレーザーパルスを入射す ることによりイオンを放出させ、対向の基板上に薄膜を形成する方法である。
[0046] イオンアシスト成膜法は、真空容器内に蒸発源とイオン源とを設置し、イオンを補助 的に利用して成膜する方法である。
[0047] プラズマ CVD法は、減圧下で CVD法を行う際により低温で薄膜形成を行う目的か ら、プラズマ励起を利用して原料ガスを分解させ、基板上で反応堆積させる方法であ る。
[0048] なお、上記実施の形態ではダイヤモンドライクカーボン被膜の密着性を向上させる ために、金属層 16及び炭化金属層 18を銅メツキ層 12とダイヤモンドライクカーボン 被膜 20の間に介在させる構成を説明したが、金属層 16及び Z又は炭化金属層 18 を設けない場合でも、ダイヤモンドライクカーボン被膜 20の形成に起因する本発明の 作用効果が達成されることは 、うまでもな 、。
[0049] 本発明の特徴は、得られたグラビア製版ロール 10aにおけるダイヤモンドライクカー ボン (DLC)被膜によって被覆されたグラビアセル 14aの深度を 5 μ m以上 10 μ m未 満、好ましくは 6 μ m以上 9 μ m以下、さらに好ましくは 7 μ m以上 8. 5 μ m以下と、従 来に比較して極めて浅く形成した点にある。このような極めて浅い深度のグラビアセ ルの形成は、ダイヤモンドライクカーボン被膜が薄い層（例えば、 0. 1〜2 /ζ πι)であ つても、従来のクロムメツキの厚い層（例えば、 8 /z m)に匹敵する強度を有するという 優れた特徴を有するために達成できるものである力 このような極めて浅い深度のグ ラビアセルの実現によって次のような多くの利点が得られる。
[0050] すなわち、この深度の浅 、グラビアセルを有するグラビア製版ロールを用いて印刷 を行うことによって、必要な印刷濃度 (光学濃度、透過率濃度）を確保できるとともに 高精細なグラビア印刷が得られ、かつ隠蔽性を向上させることができ、インキの膜厚 が小さくて乾燥負荷が小さぐ印刷速度を増大でき、さらには版かぶりも解消でき、ィ ンキ使用量も少なくて済み、印刷コストを低減できる。
[0051] 以下に、図 4〜図 7を用いて従来のクロムメツキ被覆層（例えば、 8 m)の場合と本 発明のダイヤモンドライクカーボン (DLC)被膜層（例えば、 1 μ m)の場合のグラビア セル 14aの構造を比較して、薄いダイヤモンドライクカーボン (DLC)被膜層（例えば 、 1 m)が厚いクロムメツキ被覆層（例えば、 8 m)に比べて優れた構造であること を説明する。
[0052] 図 4はグラビアセルの一つの形成例を示す断面概略図で、（a)は本発明に係るダイ ャモンドライクカーボン (DLC)被膜による被覆を行った場合、 (b)は従来のクロムメッ キ層による被覆を行った場合を示す。図 5 (a)は図 4 (a)の上面図、及び図 5 (b)は図 4 (b)の上面図である。図 6はグラビアセルの他の形成例を示す断面概略図で、（a) は本発明に係るダイヤモンドライクカーボン (DLC)被膜による被覆を行った場合、 (b )は従来のクロムメツキ層による被覆を行った場合を示す。図 7は本発明に係るダイヤ モンドライクカーボン (DLC)被膜による被覆を行ったグラビアセルの別の形成例を示 す断面概略図である。なお、銅メツキ層 12と DLC被膜 20の間には金属層 16及び炭 化金属層 18を設けるのが好適である力 図 4 (a)、図 5、図 6 (a)及び図 7では上記層 の設置を省略した構造を示して ヽる。
[0053] 図 4 (b)において銅メツキ層 12の表面にはクロム（Cr)メツキ層 21が被覆され、従来 構造のグラビアセル 14bが形成されている。この従来構造のダビアセル 14bは、銅メ ツキ層 12に形成したベアなグラビアセル 12 (ベアな隔壁 13の厚さ： 8 m、開口部： 9 4 m X 94 m、深さ 12 m)に厚さ 8 μ mのクロムメツキ層 21を被覆して形成されて いる、このように形成された従来の構造のグラビアセル 14bの開口部は 78 m X 78 μ m、深度 12 mとなり、クロムメツキ層 21によって被覆された隔壁 13bの厚さは 24 μ mとなって 、る（図 4 (b)及び図 5 (b) )。
[0054] 図 4 (b)に示した断面積部分を実測すると 914. 9 μ m2であり、これに奥行 78 μ mを 掛けて得た 71362 m3が容積の実測値となる。したがって、この容積のインキ 11が グラビアセル 14bには貯留することとなる。
[0055] 一方、図 4 (a)において銅メツキ層 12の表面にはダイヤモンドライクカーボン（DLC )被膜 20が被覆され、本発明の構造のグラビアセル 14aが形成されている。この本発 明の構造のグラビアセル 14aは銅メツキ層 12に形成したベアなグラビアセル 14 (ベア な隔壁 13の厚さ： 8 m、開口部： 94 m X 94 m、深さ： 8 m)に厚さ 1 μ mのダ ィャモンドライクカーボン (DLC)被膜 20を被膜して形成されて 、る。このように形成 された本発明の構造のグラビアセル 14aの開口部は 92 m X m、深度 8 μ mと なり、ダイヤモンドライクカーボン (DLC)被膜 20によって被覆された隔壁 13aの厚さ は 10 μ mとなって!/、る（図 4 (a)及び図 6 (a) )。
[0056] 図 4 (a)に示した断面積部分を実測すると 789. 9 μ m2であり、これに奥行 92 μ mを 掛けて得た 72670 m3が実測値となる。したがって、この容積のインキ 11がグラビア セル 14aには貯留することになる。
[0057] 上記した従来構造のグラビアセル 14bと本発明の構造のグラビアセル 14aとを比べ ると、両者は隔壁の中心力も測定した上面四角形は 102 m X 102 /z mと同一面積 であり、深度は従来構造のグラビアセル 14bでは 12 mであるのに対し、本発明構 造のグラビアセル 14aでは 8 μ mと極めて浅い深度にもかかわらず、略同量（グラビア セル 14aの方がやや多いが）のインキ 11を貯留でき、したがって印刷した際に同等の 印刷濃度 (光学濃度、透過率濃度)を達成することができる。
[0058] し力も、図 5 (a) (b)によく示されるごとぐ本発明構造のグラビアセル 14aでは、ダイ ャモンドライクカーボン (DLC)被膜 20によって被覆された隔壁部 13aの厚さが 10 mであり、これは従来構造のグラビアセル 14bの隔壁部 13bの厚さ 24 μ mに比較し てはるかに薄くなつているために印刷時のインキのロスが減り、隠蔽性が極めて向上 することとなる。
[0059] また、上述したような極めて浅い深度のグラビアセル 14aを用いて印刷することによ つて、インキの膜厚が小さくなつて乾燥負荷が小さぐ印刷速度を増大でき、さらには 版かぶりも解消でき、インキ使用量も少なくて済み印刷コストを低減できるというメリット を享有することができる。
[0060] 図 6は従来構造のグラビアセル（図 6 (b) )と本発明構造のグラビアセル（図 6 (a) )の 他の形成例を示す。図 6 (b)に示した従来構造のグラビアセル 14bは銅メツキ層 12に 形成したベアなグラビアセル 14 (開口部： 30 m X 30 m、深さ： 12 m)に厚さ 8 μ mのクロムメツキ層 21を被覆して形成されている。このように形成された従来構造 のグラビアセル 14bの開口部は 14 m X 14 m、深度 12 μ mとなっている。図 6 (b) に示した断面積部分を実測すると 148. 232 /z m2であり、これに奥行 mを掛け て得た 2075. 248 m3が実測値となる。したがって、この容積のインキがグラビアセ ル 14bには貯留することとなる。
[0061] 一方、図 6 (a)に示した本発明構造のグラビアセル 14aは、銅メツキ層 12に形成した ベアなグラビアセル 14 (開口部： 30 m X 30 m、深さ： 8 m)に厚さ 1 μ mのダイ ャモンドライクカーボン (DLC)被膜 20を被覆して形成されて 、る。このように形成さ れた本発明構造のグラビアセル 14aの開口部は 28 m X 28 m、深度 8 μ mとなつ ている。図 6 (a)に示した断面積部分を実測すると 216. 91 m2であり、これに奥行 2 8 /z mを掛けて得た 6073. 48 m3が実測値となる。したがつてこの容積のインキが グラビアセル 14aに貯留することとなる。
[0062] 上記した従来構造のグラビアセル 14bと本発明の構造のグラビアセル 14aとを比較 すると明らかなように、本発明構造のグラビアセルを採用することにより、開口部が小 さい場合には深度を浅くしてもインキの貯留量は従来構造のグラビアセルより大幅に 増大すると ヽぅメリットが存在する。
[0063] 図 7は本発明構造のグラビアセルの別の形成例を示す。図 7に示した本発明構造 のグラビアセル 14aは極めて小さい開口部を有している。このグラビアセル 14aは銅メ ツキ層 12に形成したベアなグラビアセル 14 (開口部： 7 m X 7 m、深さ： 8 m)に 厚さ: L mのダイヤモンドライクカーボン (DLC)被膜 20を被覆して形成されて 、る。 このように形成された本発明構造のグラビアセル 14aの開口部は 5 m X 5 m、深 度 8 /z mとなっている。
[0064] 図 7に示した断面積部分を実測すると 37. 25 μ m2であり、これに奥行 5 μ mを掛け て得た 186. 25 m3が実測値となる。したがって、この容積のインキがグラビアセル 1 4aに貯留することとなる。本発明によれば、このように極めて小さい開口部を有するグ ラビアセル 14aをも容易に作製することができると!/、う利点がある。
実施例
[0065] 以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する力 これらの実施例は例 示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでな 、ことは 、うまでもな!/、。
[0066] (実施例 1)
円周 600mm、面長 1100mmのグラビアシリンダー（アルミ中空ロール）をメツキ槽 に装着し、陽極室をコンピューターシステムによる自動スライド装置で 20mmまで中 空ロールに近接させ、メツキ液をオーバーフローさせ、中空ロールを全没させて 18A 6. OVで 80 mの銅メツキ層を形成した。メツキ時間は 20分、メツキ表面は ブッゃピットの発生がなぐ均一な銅メツキ層を得た。
[0067] 上記形成した銅メツキ層に感光膜をコートして画像をレーザー露光し現像しバー- ングしてレジスト画像を形成し、次 、でプラズマエッチング等のドライエッチングを行 つてグラビアセル力 なる画像を彫り込み、その後レジスト画像を取り除くことにより印 刷版を形成した。このとき、グラビアセルの深度を 8 m (実施例 1)とした中空ロール を作製した。
[0068] このグラビアセルを形成した銅メツキ層の上面にスパッタリング法によってタンダステ ン (W)層を形成した。スパッタリング条件は次の通りである。タングステン (W)試料： 固体タングステンターゲット、雰囲気：アルゴンガス雰囲気、成膜温度： 200〜300°C 、成膜時間： 60分、成膜厚さ： 0. 03 m。
[0069] 次に、タングステン層 (W)の上面に炭化タングステン層を形成した。スパッタリング 条件は次の通りである。タングステン (W)試料：固体タングステンターゲット、雰囲気： アルゴンガス雰囲気で炭化水素ガスを徐々に増加、成膜温度：200〜300°C、成膜 時間： 60分、成膜厚さ : 0.： m。
[0070] さらに、炭化タングステン層の上面にスパッタリング法によってダイヤモンドライク力 一ボン (DLC)被膜を被覆形成した。スパッタリング条件は次の通りである。 DLC試 料：固体カーボンターゲット、雰囲気：アルゴンガス雰囲気、成膜温度： 200〜300°C 、成膜時間： 150分、成膜厚さ：： m。このようにして、グラビア製版ロール (グラビア シリンダー）を完成した。
[0071] 上記したグラビアシリンダーを用いて、水性インキを適用し、 OPP (Oriented Poly propylene Film： 2軸延伸ポリプロピレンフィルム）を用いて印刷テスト（印刷速度： 1 OOmZ分、 OPPフィルムの長さ： 4000m)を行った。得られた印刷物は版かぶりがな ぐ転移性が良好であった。この結果として、ダイヤモンドライクカーボン (DLC)被膜 は従来のクロム層に匹敵する性能を有し、クロム層代替品として充分使用できることを 確認した。
[0072] また、極めて浅 、深度のグラビアセルを有するグラビアシリンダーであっても、必要 な印刷濃度 (光学濃度、透過率濃度）を確保でき (OD値で 2. 00であった）、かつ隠 蔽性を向上させることができ、インキの膜厚が小さくて乾燥負荷が小さくインキ使用量 も少なくて済み、印刷コストを低減できることを確認した。
[0073] (実施例 2)
実施例 1と同様にしてグラビアセルの深度を 8 mとした中空ロールを作製した。上 記中空ロールに対してタングステン (W)試料を珪素（Si)試料に変更した以外は実施 例 1と同様に処理してグラビア製版ロールを完成し、同様に印刷テストを行ったところ 、同様に版かぶりがなぐ転移性が良好な印刷物を得ることができた。これらの実施 例にお ヽてもダイヤモンドライクカーボン (DLC)被膜は従来のクロム層に匹敵する性 能を有し、クロム層代替品として充分使用できることを確認した。また、その他の印刷 性能についても実施例 1と同様の結果が得られることを確認した。なお、金属試料と して、チタン (Ti)、クロム（Cr)を用いて同様の実験を行い、同様の結果が得られるこ とを確認した。

Claims

請求の範囲
[1] 中空ロールと、該中空ロールの表面に設けられかつ表面に多数のグラビアセルが 形成された銅メツキ層と、該銅メツキ層の表面を被覆するダイヤモンドライクカーボン 被膜とを含むグラビア製版ロールであって、前記ダイヤモンドライクカーボン被膜によ つて被覆されたグラビアセルの深度が 5 μ m以上 10 μ m未満であるようにしたことを 特徴とするグラビア製版ロール。
[2] 中空ロールと、該中空ロールの表面に設けられかつ表面に多数のグラビアセルが 形成された銅メツキ層と、該銅メツキ層の表面に設けられた金属層と、該金属層の表 面に設けられた当該金属の炭化金属層と、該炭化金属層の表面を被覆するダイヤ モンドライクカーボン被膜とを含むグラビア製版ロールであって、前記ダイヤモンドラ イクカーボン被膜によって被覆されたグラビアセルの深度が 5 μ m以上 10 μ m未満 であるようにしたことを特徴とするグラビア製版ロール。
[3] 前記炭化金属層が、炭化金属傾斜層であって、該炭化金属傾斜層における炭素 の組成比が前記金属層側から前記ダイヤモンドライクカーボン被膜方向に対して炭 素の比率が徐々に増大するように設定されて!ヽることを特徴とする請求項 2記載のグ ラビア製版ロール。
[4] 前記銅メツキ層の厚さが 50〜200 m、前記金属層の厚さが 0. 001-1 m、前 記炭化金属層の厚さが 0. 1〜1 μ m、及び前記ダイヤモンドライクカーボン被膜の厚 さ力 O. 1〜2 mであることを特徴とする請求項 2又は 3項記載のグラビア製版ロール
[5] 前記金属が炭化可能でありかつ銅と親和性の高い金属であることを特徴とする請 求項 2〜4のいずれか 1項記載のグラビア製版ロール。
[6] 前記金属が、タングステン (W)、珪素（Si)、チタン (Ti)、クロム（Cr)、タンタル (Ta) 、及びジルコニウム (Zr)力 なる群力 選ばれる一種又は二種以上の金属であること を特徴とする請求項 2〜5のいずれか 1項記載のグラビア製版ロール。
[7] 中空ロールを準備する工程と、該中空ロールの表面に銅メツキ層を形成する銅メッ キエ程と、該銅メツキ層の表面に多数のグラビアセルを形成するグラビアセル形成ェ 程と、該銅メツキ層の表面にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成するダイヤモンド ライクカーボン被膜形成工程とを含むグラビア製版ロールの製造方法であって、前記 ダイヤモンドライクカーボン被膜によって被覆されたグラビアセルの深度が 5 μ m以上 10 μ m未満であるようにしたことを特徴とするグラビア製版ロールの製造方法。
[8] 中空ロールを準備する工程と、該中空ロールの表面に銅メツキ層を形成する銅メッ キエ程と、該銅メツキ層の表面に多数のグラビアセルを形成するグラビアセル形成ェ 程と、該銅メツキ層の表面に金属層を形成する金属層形成工程と、該金属層の表面 に当該金属の炭化金属層を形成する炭化金属層形成工程と、該炭化金属層の表面 にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成するダイヤモンドライクカーボン被膜形成ェ 程とを含むグラビア製版ロールの製造方法であって、前記ダイヤモンドライクカーボ ン被膜によって被覆されたグラビアセルの深度が 5 μ m以上 10 μ m未満であるように したことを特徴とするグラビア製版ロールの製造方法。
[9] 前記炭化金属層が、炭化金属傾斜層であって、該炭化金属傾斜層における炭素 の組成比が前記金属層側から前記ダイヤモンドライクカーボン被膜方向に対して炭 素の比率が徐々に増大するように設定することを特徴とする請求項 8記載のグラビア 製版ロールの製造方法
[10] 前記銅メツキ層の厚さが 50〜200 /z m、前記金属層の厚さが 0. 001-1 m、前 記炭化金属層の厚さが 0. 1〜1 μ m、及び前記ダイヤモンドライクカーボン被膜の厚 さ力 O. 1〜2 mであることを特徴とする請求項 8又は 9記載のグラビア製版ロールの 製造方法。
[11] 前記金属層、前記炭化金属層及び前記ダイヤモンドライクカーボン被膜をスパッタ リング法によってそれぞれ形成することを特徴とする請求項 8〜10のいずれか 1項記 載のグラビア製版ロールの製造方法。
[12] 前記金属が炭化可能でありかつ銅と親和性の高い金属であることを特徴とする請 求項 8〜： L 1の 、ずれか 1項記載のグラビア製版ロールの製造方法。
[13] 前記金属が、タングステン (W)、珪素（Si)、チタン (Ti)、クロム（Cr)、タンタル (Ta) 、及びジルコニウム (Zr)力 なる群力 選ばれる一種又は二種以上の金属であること を特徴とする請求項 8〜 12のいずれ力 1項記載のグラビア製版ロールの製造方法。
[14] 前記グラビアセルの形成をエッチング法又は電子彫刻法によって行うことを特徴と する請求項 7〜 13のいずれ力 1項記載のグラビア製版ロールの製造方法。
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