印刷機用ロール及びその製造方法
【課題】塗布された印刷液の膜厚を従来よりも均一化できる印刷機用ロールを得る。
【解決手段】印刷機用ロール１は、円柱状の基材１ａと、基材１ａの表面を被覆しているアモルファス状膜１ｂとを有しているものである。基材１ａは、鉄鋼材料、アルミニウム合金、銅合金、または繊維強化樹脂などからなる円柱状部材である。基材１ａの表面は算術平均粗さ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。アモルファス状膜１ｂは、炭素と水素とを主成分とする皮膜であって、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°、又は、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°となるように、基材１ａ上に形成されている。
【解決手段】印刷機用ロール１は、円柱状の基材１ａと、基材１ａの表面を被覆しているアモルファス状膜１ｂとを有しているものである。基材１ａは、鉄鋼材料、アルミニウム合金、銅合金、または繊維強化樹脂などからなる円柱状部材である。基材１ａの表面は算術平均粗さ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。アモルファス状膜１ｂは、炭素と水素とを主成分とする皮膜であって、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°、又は、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°となるように、基材１ａ上に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷機用ロール及びその製造方法に関する。特に、表面に硬質な膜が形成されている印刷機用ロール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、印刷機用ロールは公知となっており、例えば、下記特許文献１に記載のものが挙げられる。この特許文献１には、プラズマＣＶＤ法、またはプラズマジェット溶射法で、金属ロール上にニッケル層その上に酸化クロム層を積層させて成膜し、酸化クロム層に発生した隙間にシリカを充填させたことを特徴とするアニロックスロールの表面構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８１８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に代表されるアニロックスロールを用いた印刷機においては、ドクターロール又はドクターブレードなどを接触させてアニロックスロール上に塗布された印刷液の膜厚を均一化することとしている。しかしながら、このような印刷機においては、アニロックスロール上に塗布された印刷液の膜厚をより均一化したいとの要望がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、塗布された印刷液の膜厚を従来よりも均一化できる印刷機用ロールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１） 本発明の印刷機用ロールは、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が、下記（ａ）又は下記（ｂ）の条件を満たすものである。なお、接触角はＪＩＳ Ｒ ３２５７に示される方法で測定されたものである。（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°。
【０００７】
（２） 別の観点として、本発明の印刷機用ロールは、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が、下記（ｃ）又は下記（ｄ）の条件を満たすものであってもよい。なお、ぬれ張力はＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）に示される方法で測定されたものである。（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。
【０００８】
上記（１）又は（２）の構成によれば、印刷液が塗布された際、濡れによるレベリング効果で、該印刷液が表面に一様に濡れ広がる印刷機用ロールを提供できる。なお、油性の印刷液を使用する際は、濡れによるレベリング効果を得るために、前記アモルファス状膜と水との接触角が７０°〜８５°、且つヨウ化メチレンとの接触角が３０°〜４５°とするか、ＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）による、ぬれ張力が、３０ｍＮ／ｍ〜４０ｍＮ／ｍとするのが好適である。また、水性の印刷液を使用する際には、前記アモルファス状膜と水との接触角が１０°〜２５°、且つヨウ化メチレンとの接触角が５０°〜５５°とするか、ＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）による、ぬれ張力が、６０ｍＮ／ｍ〜７０ｍＮ／ｍとするのが好適である。このような構成の印刷機用ロールを印刷に用いれば、塗布された印刷液を該印刷機用ロール上に十分に濡れ広がらせることができるので、該印刷機用ロール表面に塗布された印刷液の膜には付着ムラによって生じる穴やインクの塊が生じず、該印刷液の膜厚を従来よりも均一化できる。
【０００９】
（３） 上記（１）又は（２）の印刷機用ロールにおいては、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％〜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、ケイ素、フッ素、窒素、及び酸素のうちいずれか１つ以上がさらに添加されているものであることが好ましい。これにより、前記アモルファス状膜と水との接触角、及び、前記アモルファス状膜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。
【００１０】
（４） 上記（１）〜（３）の印刷機用ロールにおいては、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が好ましい。これにより、前記基材と前記アモルファス状膜との密着性を増加させることができ、より破壊されたり剥離したりしにくいアモルファス状膜を有した印刷機用ロールを提供できる。また、本発明に係る印刷機用ロールの基材が鋳物金属で構成されている場合は、該印刷機用ロール表面に鋳造時の欠陥が見られることがある。このような欠陥があると、アモルファス状膜の施工をもってしてもロール表面を平滑に仕上げることが難しいため、前記下塗り膜があることが望ましい。
【００１１】
（５） 上記（１）〜（４）の印刷機用ロールにおいては、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以下であることが好ましい。
【００１２】
上記（５）の構成によれば、摩擦係数の低いアモルファス状膜が表面に形成されているので、印刷機用ロール自体の摩耗を従来よりも低減できるだけでなく、印刷機用ロール上に塗布された印刷液の膜厚を均一化するために接触させるドクターロール又はドクターブレードなどについても、従来よりも摩耗を低減できる。
【００１３】
（６） 上記（１）〜（５）の印刷機用ロールにおいては、前記基材の表面に幾何学的な微細構造が形成されていてもよい。これにより、該印刷機用ロール表面の印刷液の保持量を変化させることができる。特に、該印刷機用ロールにあらかじめ形成された微細構造は、前記アモルファス状膜自体にも再現され、前記印刷液との濡れ性良好な、微細構造を有したロール表面が形成される。したがって、微細構造を有したアモルファス状膜を有する本発明の印刷機用ロールを印刷に用いれば、印刷液の塗布量をコントロールし、さらに印刷液の膜厚を均一化することができる。
【００１４】
（７） 上記（６）の印刷機用ロールにおいては、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が好ましい。このように、前記微細構造の表面形状と同様の形状を前記アモルファス状膜に再現することにより、上記（６）の濡れ性の効果を確実に奏することができる。
【００１５】
なお、印刷液には多くの種類があり、その中には腐食作用を持つものがある。このような印刷液を使用する際には、印刷機用ロールに発生した腐食が、該印刷機用ロール表面の形態を変化させ、該印刷機用ロールの使用時に印刷液の付着むらを生じさせることがある。しかしながら、上記（１）〜（７）の印刷機用ロールにおけるアモルファス状膜は、良好な耐食性と基材保護性とを有しているので、腐食による該印刷機用ロールの表面形態の変化と、該腐食が引き起こす印刷むらとを低減させることができる。
【００１６】
（８） 本発明の印刷機用ロールの製造方法は、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ＰＢＩＩＤ（Plasma-Based Ion Implantation and Deposition）法を用いて、下記（ｅ）又は（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ものである。（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°。
これにより、例えば、上記（１）の印刷機用ロールを製造することができる。
【００１７】
（９）別の観点として、本発明の印刷機用ロールの製造方法は、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ＰＢＩＩＤ法を用いて、下記（ｇ）又は（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ものであってもよい。（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。
これにより、例えば、上記（２）の印刷機用ロールを製造することができる。
【００１８】
（１０） 上記（８）又は（９）の印刷機用ロールの製造方法の前記被覆工程においては、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が好ましい。これにより、例えば、上記（５）の印刷機用ロールを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１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】図１の印刷機用ロールの概略断面図である。
【図３】図２の印刷機用ロールの製造工程において使用する装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る印刷機用ロールの概略断面図である。
【図５】本発明の変形例に係る印刷機用ロールの一部拡大概略断面図である。
【図６】本発明の接触角の範囲と実施例１における各例の接触角との関係を示した模式図である。
【図７】本発明のぬれ張力の範囲及び実施例１における各例のぬれ張力を示した模式図である。
【図８】実施例３における摩擦係数の測定試験の結果を示すグラフである。
【図９】ＳＵＳ３０４基材の表面の微細構造上に、本発明のアモルファス状膜を施工したものの断面を示す実施例４に係る図面代用写真である。
【図１０】ＳＵＳ３０４基材の表面の微細構造上に、本発明のアモルファス状膜を施工したものの外観を示す、実施例５に係る図面代用写真である。
【図１１】図１０の一部を拡大した図面代用写真であって、該写真下部に、紙面と垂直方向の断面プロファイルを示したものである。
【図１２】実施例５に係る印刷機用ロール表面の断面プロファイルを示す図面代用写真である。
【図１３】実施例６に係るアモルファス状膜の耐食性を調査するため、試験液への半浸漬試験の様子を示す図面代用写真である。
【図１４】実施例６の試験結果を示す図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
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。
【００２１】
印刷機１０は、印刷機用ロール１と、ドクターロール２と、ディスペンサー３と、版胴４と、版５と、定盤６とを備えている。
【００２２】
印刷機用ロール１は、図２の断面図に示すように、円柱状の基材１ａと、基材１ａの表面を被覆しているアモルファス状膜１ｂとを有しているものである。
【００２３】
基材１ａは、鉄鋼材料、アルミニウム合金、銅合金、または繊維強化樹脂などからなる円柱状部材である。基材１ａの表面は算術平均粗さ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。
【００２４】
アモルファス状膜１ｂは、炭素と水素とを主成分とする皮膜であって、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°、又は、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°となるように、基材１ａ上に形成されている。ここで、一変形例として、アモルファス状膜１ｂは、炭素と水素とを主成分とする皮膜であって、ＪＩＳ 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。なお、アモルファス状膜１ｂには、ケイ素、フッ素、窒素、及び酸素のうちいずれか１つ以上がさらに添加されていてもよい。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。
【００２５】
ここで、上記アモルファス状膜１ｂの製造方法について説明する。アモルファス状膜１ｂは、いわゆるＰＢＩＩＤ法を用いて形成されるが、具体的には、図３に示した装置によって形成される。図３に示した装置は、接地された反応容器１１と、この反応容器１１内部空間にバルブ１６ａ、バルブ１６ｂのそれぞれを介して接続されている成膜用の有機系ガス導入装置（図示せず）及び反応容器を真空引きする真空装置（図示せず）と、反応容器１１内の所定の位置に配設される印刷機用ロール１の基材１ａに接続する導体１２に高電圧導入部１８を介して高電圧パルスを印加するための高電圧パルス発生電源１３と、高電圧導入部１８を介して導体１２に高周波を印加し、印刷機用ロール１の基材１ａ周囲にプラズマを発生させるプラズマ発生用電源１４と、パルスおよび高周波の印加を一つの導体１２で共用するために、高電圧パルス発生電源１３及びプラズマ発生用電源１４との間に設けられるとともに、高電圧導入部１８と電気的に接続されている重乗装置１５と、反応容器１１及び地表と電気的に接続されているアース線１７とを備えている。
【００２６】
上述の構成の装置を用いてアモルファス状膜１ｂを基材１ａ表面に形成するには、被処理体としての基材１ａを所定の位置に設置し、真空装置を稼動させ、バルブ１６ｂを介して反応容器１１中の空気を排出させたあと、ガス導入装置によってバルブ１６ａを介して有機系の炭化水素ガスを反応容器１１内に導入する。
【００２７】
（１）常温（１８℃）で気相状態
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。
【００２８】
上述のように炭化水素ガスを反応容器１１に導入後、プラズマ発生用電源１４からの高周波電力を基材１ａに印加する。反応容器１１は、アース線１７によって電気的に中性状態にあるため、基材１ａは、相対的に負の電位を有することとなる。このため印加によって発生する、導入ガスのプラズマ中の＋イオンは負に帯電した基材１ａの形状に沿って発生する特徴がある。さらに高電圧パルス発生源１３からの高電圧パルス（負の高電圧パルス）を基材１ａに印加しプラズマ中の＋イオンを基材１ａの表面に衝撃的に誘引させることができる。この操作によって基材１ａの表面に均等な厚さのアモルファス状膜１ｂを形成することができる。このプラズマ中では下記（１）〜（４）に示すような現象が発生し、最終的には炭素と水素を主成分とするアモルファス状膜１ｂが基材１ａ表面に形成されるものと考えられる。
【００２９】
（１）導入されたガス（炭化水素）のイオン化（ラジカルと呼ばれる活性な中性粒子も存在する）。
（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。
【００３０】
なお、（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°、（ｃ）ＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）による、ぬれ張力が、３０ｍＮ／ｍ〜４０ｍＮ／ｍ、又は（ｄ）ＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）による、ぬれ張力が、６０ｍＮ／ｍ〜７０ｍＮ／ｍのいずれか１つのアモルファス状膜１ｂを基材１ａ上に形成するには、パルス幅を５μＳｅｃ〜１５０μＳｅｃ、パルス数を５００回〜５０００回としたパルスの繰り返しを行う。また、プラズマ発生用電源１４の高周波電力の出力周波数を１３.５MｋＨｚ〜２.４５ＧＨｚの範囲で変化させる。この条件によって、表面粗さがＲａ ０.５μm以下、Ｒｚ ５μｍ以下のアモルファス状膜を形成することができる。
【００３１】
ドクターロール２は、ゴム、プラスチック等の弾性物質からなり、印刷機用ロール１の軸方向と平行に並列されているとともに、印刷機用ロール１の表面に摺接されるものである。また、ドクターロール２は、印刷機用ロール１と逆方向に回転するものである。
【００３２】
ディスペンサー３は、必要に応じて、印刷機用ロール１とドクターロール２との間に、印刷液を滴下することができるものである。
【００３３】
版胴４は、曲面に沿って版５が取り付けられている円柱状部材であって、印刷機用ロール１の軸方向と平行に並列されている。版５は、定盤６上に載置された基板、紙、フィルムなどの被印刷物７へ転写される凹凸模様が表面に形成されているものである。定盤６は、版５と接触するように、版胴４上の版５の回転の周速度に合わせて水平に移動することができるものである。
【００３４】
次に、印刷機１０の動作について説明する。まず、図１に示しているように、ディスペンサー３から、互いに逆回転している印刷機用ロール１とドクターロール２との間に印刷液を滴下する。印刷機用ロール１とドクターロール２とは接触しているので、滴下された印刷液は印刷機用ロール１とドクターロール２との間で薄く延ばされ、印刷機用ロール１及びドクターロール２の表面に塗布される。このとき、印刷機用ロール１表面のアモルファス状膜１ｂによって、印刷機用ロール１と印刷液との濡れ性が良好となっている。その結果として、印刷機用ロール１表面に印刷液が均一に付着する。
【００３５】
なお、印刷機用ロール１においては、回転する版胴４上の版５とも接触しているので、印刷機用ロール１の表面に均一に塗布された印刷液は、版５表面にも均一に塗布されることになる。その後、さらに版胴４が回転することによって、版５の回転の周速度と同じ速度で版５と接触しつつ水平移動する定盤６上の被印刷物７の表面に、版５の凹凸に応じた模様を伴った印刷液が、均一な膜厚で転写される。
【００３６】
本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。すなわち、アモルファス状膜１ｂと印刷液との濡れ性を良好にでき、塗布された印刷液の膜厚を従来よりも均一化できる印刷機用ロール１を提供できる。その結果として、印刷機用ロール１を印刷機に用いた場合、上述したように、版５に印刷液を均一に塗布できるので、被印刷物７の表面に均一な膜厚で印刷液を転写することができる。
【００３７】
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、十点平均粗さＲｚが５μｍ以下となるように調整されているので、摩擦係数の低い表面を有した印刷機用ロール１を提供できる。したがって、印刷機用ロール１自体の摩耗を従来よりも低減できるだけでなく、印刷機用ロール１上に塗布された印刷液の膜厚を均一化するために接触させるドクターロール又はドクターブレードなどについても、従来よりも摩耗を低減できる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
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。
【００３９】
本実施形態の印刷機用ロール２１は、基材２１ａ表面の上に、下塗り膜２１ｃ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２１ｂが被覆されている点（図４参照）で、第１実施形態に係る印刷機用ロール１と異なっている。
【００４０】
下塗り膜２１ｃは、硬質クロムめっき、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、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って、膜厚は１μｍ〜２００μｍ程度である。
【００４１】
印刷機用ロール２１は、以下のようにして製造される。すなわち、まず、下塗り膜２１ｃが、基材２１ａ表面の上に電気めっき法、ＰＶＤ法及び溶射法のうち１種以上の方法を用いて形成される。そして、下塗り膜２１ｃの表面に第１実施形態と同様にしてアモルファス状膜２１ｂを形成する。
【００４２】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。特に、基材２１ａとアモルファス状膜２１ｂとの密着性を増加させることができ、より破壊されたり剥離したりしにくいアモルファス状膜２１ｂを有した印刷機用ロール２１を提供できる。
【００４３】
なお、上記各実施形態における基材の表面は平坦なものであったが、該表面を幾何学的な微細構造（例えば、単なる凹凸模様、彫刻によって形成された模様など）が形成されているものに変形してもよい。このように、基材の表面に幾何学的な微細構造が形成されている場合には、印刷機用ロールに対する印刷液の保持量をコントロールすることができる。具体的に例示すると、図５に示したように、基材３１ａの表面に幾何学的な微細構造が形成されている場合、アモルファス状膜３１ｂは、前記微細構造の表面形状に沿って相似形状となるように形成される。このときのアモルファス状膜３１ｂは、５０μｍ程度の膜厚までであれば、膜厚均一な膜となる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例を示しながら、本発明を具体的に説明する。
【００４５】
（実施例１）
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。
【００４６】
（１）基材
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。
【００４７】
図６に本発明の接触角の範囲と本実施例（下記表１及び表２）における各例の接触角との関係を模式的に示し、下記表１及び表２に以上の内容及び試験結果を要約したものを示す。図７は、本発明のぬれ張力の範囲及び本実施例における各例のぬれ張力を示した模式図である。表３及び表４には、本発明のぬれ張力に関する実施例及び比較例を示す。なお、本実施例における本発明（ａ）とは、上記第１実施形態の印刷機用ロールにおいて、アモルファス状膜と、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°のものである。また、本発明（ｂ）とは、上記第１実施形態の印刷機用ロールにおいて、アモルファス状膜と、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°のものである。ここで、図６における各実施例については、上記本発明（ａ）、（ｂ）の範囲（図６において太い点線で囲った部分の内側）に含まれていることを示している。また、本発明（ｃ）とは、上記第１実施形態において、ＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）による、アモルファス状膜のぬれ張力が、３０ｍＮ／ｍ〜４０ｍＮ／ｍである。本発明（ｄ）とは、上記第１実施形態において、ＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）による、アモルファス状膜のぬれ張力が、６０ｍＮ／ｍ〜７０ｍＮ／ｍのものである。加えて、表２及び表４におけるロールの表面形態における「幾何学的微細構造」は、後述する実施例５と同様の断面（図１２に示した、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）を有したものである。すなわち、表２及び表４における印刷機用ロールは、基材上に硬質クロムめっきの下塗り膜を施し、その上にロールの軸方向に対して約４５度の傾きの平行な溝を形成して、アモルファス状膜を形成したものである。また、上記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本であるとともに、深さは１００μｍである。
【００４８】
下記表１〜４の結果から明らかなように、比較例として示した上記本発明（ａ）〜（ｄ）の範囲外にあるもの（表１：試験Ｎｏ．１７〜３２、表２：試験Ｎｏ.１７〜３２、表３：試験Ｎｏ.１７〜３２、表４：試験Ｎｏ.１７〜３２）は、上記本発明（ａ）〜（ｄ）の範囲に含まれる実施例（表１〜４の各試験Ｎｏ.１〜１６）に比べて、油性及び水性の印刷液の付着均一性が悪いものであった。なお、表１〜４のアモルファス状膜９、１０、１１（表１〜４の各試験Ｎｏ.１７〜２２）は上記本発明（ａ）〜（ｄ）の範囲外のものではあるが、水性又は油性のいずれか一方について従来技術であるＣｒめっき（表１〜４の各試験Ｎｏ.３１、Ｎｏ．３２）に近い性能レベルで使用可能である。これらに対して、実施例の印刷機用ロールにおけるアモルファス状膜と油性又は水性の印刷液との濡れ性が適切である。したがって、実施例の印刷機用ロール表面に、適量の油性又は水性の印刷液が均一に付着されるとともに保持されるので、版へ適量の油性又は水性の印刷液を供給することができる。この効果により、実施例の印刷機用ロールを印刷液の性状に合わせて印刷機において用いれば、再現性よく、高品質の印刷物を得ることができる。なお、印刷機用ロール表面のぬれ性が過小な場合、印刷液は該印刷機用ロール上で均一にぬれ広がらないため、印刷物に対する印刷液の付着均一性は、実施例に比べて劣るものとなる。一方、ぬれ性が過大な印刷機用ロールの場合は、該印刷機用ロールに保持された印刷液の版への供給がうまくいかず、この場合も印刷物に対する印刷液の付着量が減少するので、実施例に比べて印刷物の品質は低下するものとなる。
【００４９】
【表１】
注１：「印刷物への印刷液の付着均一性」においては、○：印刷物を１０倍のルーペで観察したうえで、色むら、不印刷部が無い状態、△：目視で色むら、不印刷部がない状態、×：目視において色むら、不印刷部がある状態、とした。
【００５０】
【表２】
注１：「印刷物への印刷液の付着均一性」においては、○：印刷物を１０倍のルーペで観察したうえで、色むら、不印刷部が無い状態、△：目視で色むら、不印刷部がない状態、×：目視において色むら、不印刷部がある状態、とした。
【００５１】
【表３】
注１：「印刷物への印刷液の付着均一性」においては、○：印刷物を１０倍のルーペで観察したうえで、色むら、不印刷部が無い状態、△：目視で色むら、不印刷部がない状態、×：目視において色むら、不印刷部がある状態、とした。
【００５２】
【表４】
注１：「印刷物への印刷液の付着均一性」においては、○：印刷物を１０倍のルーペで観察したうえ で、色むら、不印刷部が無い状態、△：目視で色むら、不印刷部がない状態、×：目視において色むら、不印刷部がある状態、とした。
【００５３】
（実施例２）
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。
【００５４】
【表５】
【００５５】
（実施例３）
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。
【００５６】
【表６】
【００５７】
（実施例４）
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。
【００５８】
【表７】
【００５９】
（実施例５）
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。
【００６０】
【表８】
【００６１】
（実施例６）
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。
【００６２】
この実施例では、本発明に係る印刷機用ロール上に形成されるものと同様のアモルファス状膜が形成された試験片の耐食性を調査するため、該試験片の試験液への半浸漬試験をおこなった。該試験の状況を図１３に示す。試験液としては、２０ｍａｓｓ％塩酸、２０ｍａｓｓ％硫酸、２０ｍａｓｓ％硝酸、トルエンを用い、上記試験片を半浸漬して約２５℃で１００時間静置し、上記試験片および試験液の外観を確認した。なお、上記試験片には、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９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。なお、該試験片の端面および裏面を樹脂テープで被覆し、アモルファス状膜のみが、試験液に接するよう試験をおこなった。表１０および図１４に本試験の結果を示す。図１４に示した通り、該試験片のアモルファス状膜は酸およびトルエンに浸漬してもきわめて安定であり、外観に変化は見られなかった。また試験液の色調に変化が見られなかったことから、酸に対して安定なアモルファス状膜によって、基材のＳＵＳ３０４鋼が保護されていると考えられる。
【００６３】
【表９】
【００６４】
【表１０】
【００６５】
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態又は実施例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６６】
１、２１、３１ 印刷機用ロール
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷機用ロール及びその製造方法に関する。特に、表面に硬質な膜が形成されている印刷機用ロール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、印刷機用ロールは公知となっており、例えば、下記特許文献１に記載のものが挙げられる。この特許文献１には、プラズマＣＶＤ法、またはプラズマジェット溶射法で、金属ロール上にニッケル層その上に酸化クロム層を積層させて成膜し、酸化クロム層に発生した隙間にシリカを充填させたことを特徴とするアニロックスロールの表面構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８１８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に代表されるアニロックスロールを用いた印刷機においては、ドクターロール又はドクターブレードなどを接触させてアニロックスロール上に塗布された印刷液の膜厚を均一化することとしている。しかしながら、このような印刷機においては、アニロックスロール上に塗布された印刷液の膜厚をより均一化したいとの要望がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、塗布された印刷液の膜厚を従来よりも均一化できる印刷機用ロールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１） 本発明の印刷機用ロールは、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が、下記（ａ）又は下記（ｂ）の条件を満たすものである。なお、接触角はＪＩＳ Ｒ ３２５７に示される方法で測定されたものである。（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°。
【０００７】
（２） 別の観点として、本発明の印刷機用ロールは、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が、下記（ｃ）又は下記（ｄ）の条件を満たすものであってもよい。なお、ぬれ張力はＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）に示される方法で測定されたものである。（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。
【０００８】
上記（１）又は（２）の構成によれば、印刷液が塗布された際、濡れによるレベリング効果で、該印刷液が表面に一様に濡れ広がる印刷機用ロールを提供できる。なお、油性の印刷液を使用する際は、濡れによるレベリング効果を得るために、前記アモルファス状膜と水との接触角が７０°〜８５°、且つヨウ化メチレンとの接触角が３０°〜４５°とするか、ＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）による、ぬれ張力が、３０ｍＮ／ｍ〜４０ｍＮ／ｍとするのが好適である。また、水性の印刷液を使用する際には、前記アモルファス状膜と水との接触角が１０°〜２５°、且つヨウ化メチレンとの接触角が５０°〜５５°とするか、ＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）による、ぬれ張力が、６０ｍＮ／ｍ〜７０ｍＮ／ｍとするのが好適である。このような構成の印刷機用ロールを印刷に用いれば、塗布された印刷液を該印刷機用ロール上に十分に濡れ広がらせることができるので、該印刷機用ロール表面に塗布された印刷液の膜には付着ムラによって生じる穴やインクの塊が生じず、該印刷液の膜厚を従来よりも均一化できる。
【０００９】
（３） 上記（１）又は（２）の印刷機用ロールにおいては、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％〜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、ケイ素、フッ素、窒素、及び酸素のうちいずれか１つ以上がさらに添加されているものであることが好ましい。これにより、前記アモルファス状膜と水との接触角、及び、前記アモルファス状膜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。
【００１０】
（４） 上記（１）〜（３）の印刷機用ロールにおいては、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が好ましい。これにより、前記基材と前記アモルファス状膜との密着性を増加させることができ、より破壊されたり剥離したりしにくいアモルファス状膜を有した印刷機用ロールを提供できる。また、本発明に係る印刷機用ロールの基材が鋳物金属で構成されている場合は、該印刷機用ロール表面に鋳造時の欠陥が見られることがある。このような欠陥があると、アモルファス状膜の施工をもってしてもロール表面を平滑に仕上げることが難しいため、前記下塗り膜があることが望ましい。
【００１１】
（５） 上記（１）〜（４）の印刷機用ロールにおいては、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以下であることが好ましい。
【００１２】
上記（５）の構成によれば、摩擦係数の低いアモルファス状膜が表面に形成されているので、印刷機用ロール自体の摩耗を従来よりも低減できるだけでなく、印刷機用ロール上に塗布された印刷液の膜厚を均一化するために接触させるドクターロール又はドクターブレードなどについても、従来よりも摩耗を低減できる。
【００１３】
（６） 上記（１）〜（５）の印刷機用ロールにおいては、前記基材の表面に幾何学的な微細構造が形成されていてもよい。これにより、該印刷機用ロール表面の印刷液の保持量を変化させることができる。特に、該印刷機用ロールにあらかじめ形成された微細構造は、前記アモルファス状膜自体にも再現され、前記印刷液との濡れ性良好な、微細構造を有したロール表面が形成される。したがって、微細構造を有したアモルファス状膜を有する本発明の印刷機用ロールを印刷に用いれば、印刷液の塗布量をコントロールし、さらに印刷液の膜厚を均一化することができる。
【００１４】
（７） 上記（６）の印刷機用ロールにおいては、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が好ましい。このように、前記微細構造の表面形状と同様の形状を前記アモルファス状膜に再現することにより、上記（６）の濡れ性の効果を確実に奏することができる。
【００１５】
なお、印刷液には多くの種類があり、その中には腐食作用を持つものがある。このような印刷液を使用する際には、印刷機用ロールに発生した腐食が、該印刷機用ロール表面の形態を変化させ、該印刷機用ロールの使用時に印刷液の付着むらを生じさせることがある。しかしながら、上記（１）〜（７）の印刷機用ロールにおけるアモルファス状膜は、良好な耐食性と基材保護性とを有しているので、腐食による該印刷機用ロールの表面形態の変化と、該腐食が引き起こす印刷むらとを低減させることができる。
【００１６】
（８） 本発明の印刷機用ロールの製造方法は、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ＰＢＩＩＤ（Plasma-Based Ion Implantation and Deposition）法を用いて、下記（ｅ）又は（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ものである。（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°。
これにより、例えば、上記（１）の印刷機用ロールを製造することができる。
【００１７】
（９）別の観点として、本発明の印刷機用ロールの製造方法は、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ＰＢＩＩＤ法を用いて、下記（ｇ）又は（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ものであってもよい。（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。
これにより、例えば、上記（２）の印刷機用ロールを製造することができる。
【００１８】
（１０） 上記（８）又は（９）の印刷機用ロールの製造方法の前記被覆工程においては、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が好ましい。これにより、例えば、上記（５）の印刷機用ロールを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１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】図１の印刷機用ロールの概略断面図である。
【図３】図２の印刷機用ロールの製造工程において使用する装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る印刷機用ロールの概略断面図である。
【図５】本発明の変形例に係る印刷機用ロールの一部拡大概略断面図である。
【図６】本発明の接触角の範囲と実施例１における各例の接触角との関係を示した模式図である。
【図７】本発明のぬれ張力の範囲及び実施例１における各例のぬれ張力を示した模式図である。
【図８】実施例３における摩擦係数の測定試験の結果を示すグラフである。
【図９】ＳＵＳ３０４基材の表面の微細構造上に、本発明のアモルファス状膜を施工したものの断面を示す実施例４に係る図面代用写真である。
【図１０】ＳＵＳ３０４基材の表面の微細構造上に、本発明のアモルファス状膜を施工したものの外観を示す、実施例５に係る図面代用写真である。
【図１１】図１０の一部を拡大した図面代用写真であって、該写真下部に、紙面と垂直方向の断面プロファイルを示したものである。
【図１２】実施例５に係る印刷機用ロール表面の断面プロファイルを示す図面代用写真である。
【図１３】実施例６に係るアモルファス状膜の耐食性を調査するため、試験液への半浸漬試験の様子を示す図面代用写真である。
【図１４】実施例６の試験結果を示す図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
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。
【００２１】
印刷機１０は、印刷機用ロール１と、ドクターロール２と、ディスペンサー３と、版胴４と、版５と、定盤６とを備えている。
【００２２】
印刷機用ロール１は、図２の断面図に示すように、円柱状の基材１ａと、基材１ａの表面を被覆しているアモルファス状膜１ｂとを有しているものである。
【００２３】
基材１ａは、鉄鋼材料、アルミニウム合金、銅合金、または繊維強化樹脂などからなる円柱状部材である。基材１ａの表面は算術平均粗さ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。
【００２４】
アモルファス状膜１ｂは、炭素と水素とを主成分とする皮膜であって、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°、又は、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°となるように、基材１ａ上に形成されている。ここで、一変形例として、アモルファス状膜１ｂは、炭素と水素とを主成分とする皮膜であって、ＪＩＳ 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。なお、アモルファス状膜１ｂには、ケイ素、フッ素、窒素、及び酸素のうちいずれか１つ以上がさらに添加されていてもよい。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。
【００２５】
ここで、上記アモルファス状膜１ｂの製造方法について説明する。アモルファス状膜１ｂは、いわゆるＰＢＩＩＤ法を用いて形成されるが、具体的には、図３に示した装置によって形成される。図３に示した装置は、接地された反応容器１１と、この反応容器１１内部空間にバルブ１６ａ、バルブ１６ｂのそれぞれを介して接続されている成膜用の有機系ガス導入装置（図示せず）及び反応容器を真空引きする真空装置（図示せず）と、反応容器１１内の所定の位置に配設される印刷機用ロール１の基材１ａに接続する導体１２に高電圧導入部１８を介して高電圧パルスを印加するための高電圧パルス発生電源１３と、高電圧導入部１８を介して導体１２に高周波を印加し、印刷機用ロール１の基材１ａ周囲にプラズマを発生させるプラズマ発生用電源１４と、パルスおよび高周波の印加を一つの導体１２で共用するために、高電圧パルス発生電源１３及びプラズマ発生用電源１４との間に設けられるとともに、高電圧導入部１８と電気的に接続されている重乗装置１５と、反応容器１１及び地表と電気的に接続されているアース線１７とを備えている。
【００２６】
上述の構成の装置を用いてアモルファス状膜１ｂを基材１ａ表面に形成するには、被処理体としての基材１ａを所定の位置に設置し、真空装置を稼動させ、バルブ１６ｂを介して反応容器１１中の空気を排出させたあと、ガス導入装置によってバルブ１６ａを介して有機系の炭化水素ガスを反応容器１１内に導入する。
【００２７】
（１）常温（１８℃）で気相状態
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。
【００２８】
上述のように炭化水素ガスを反応容器１１に導入後、プラズマ発生用電源１４からの高周波電力を基材１ａに印加する。反応容器１１は、アース線１７によって電気的に中性状態にあるため、基材１ａは、相対的に負の電位を有することとなる。このため印加によって発生する、導入ガスのプラズマ中の＋イオンは負に帯電した基材１ａの形状に沿って発生する特徴がある。さらに高電圧パルス発生源１３からの高電圧パルス（負の高電圧パルス）を基材１ａに印加しプラズマ中の＋イオンを基材１ａの表面に衝撃的に誘引させることができる。この操作によって基材１ａの表面に均等な厚さのアモルファス状膜１ｂを形成することができる。このプラズマ中では下記（１）〜（４）に示すような現象が発生し、最終的には炭素と水素を主成分とするアモルファス状膜１ｂが基材１ａ表面に形成されるものと考えられる。
【００２９】
（１）導入されたガス（炭化水素）のイオン化（ラジカルと呼ばれる活性な中性粒子も存在する）。
（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。
【００３０】
なお、（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°、（ｃ）ＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）による、ぬれ張力が、３０ｍＮ／ｍ〜４０ｍＮ／ｍ、又は（ｄ）ＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）による、ぬれ張力が、６０ｍＮ／ｍ〜７０ｍＮ／ｍのいずれか１つのアモルファス状膜１ｂを基材１ａ上に形成するには、パルス幅を５μＳｅｃ〜１５０μＳｅｃ、パルス数を５００回〜５０００回としたパルスの繰り返しを行う。また、プラズマ発生用電源１４の高周波電力の出力周波数を１３.５MｋＨｚ〜２.４５ＧＨｚの範囲で変化させる。この条件によって、表面粗さがＲａ ０.５μm以下、Ｒｚ ５μｍ以下のアモルファス状膜を形成することができる。
【００３１】
ドクターロール２は、ゴム、プラスチック等の弾性物質からなり、印刷機用ロール１の軸方向と平行に並列されているとともに、印刷機用ロール１の表面に摺接されるものである。また、ドクターロール２は、印刷機用ロール１と逆方向に回転するものである。
【００３２】
ディスペンサー３は、必要に応じて、印刷機用ロール１とドクターロール２との間に、印刷液を滴下することができるものである。
【００３３】
版胴４は、曲面に沿って版５が取り付けられている円柱状部材であって、印刷機用ロール１の軸方向と平行に並列されている。版５は、定盤６上に載置された基板、紙、フィルムなどの被印刷物７へ転写される凹凸模様が表面に形成されているものである。定盤６は、版５と接触するように、版胴４上の版５の回転の周速度に合わせて水平に移動することができるものである。
【００３４】
次に、印刷機１０の動作について説明する。まず、図１に示しているように、ディスペンサー３から、互いに逆回転している印刷機用ロール１とドクターロール２との間に印刷液を滴下する。印刷機用ロール１とドクターロール２とは接触しているので、滴下された印刷液は印刷機用ロール１とドクターロール２との間で薄く延ばされ、印刷機用ロール１及びドクターロール２の表面に塗布される。このとき、印刷機用ロール１表面のアモルファス状膜１ｂによって、印刷機用ロール１と印刷液との濡れ性が良好となっている。その結果として、印刷機用ロール１表面に印刷液が均一に付着する。
【００３５】
なお、印刷機用ロール１においては、回転する版胴４上の版５とも接触しているので、印刷機用ロール１の表面に均一に塗布された印刷液は、版５表面にも均一に塗布されることになる。その後、さらに版胴４が回転することによって、版５の回転の周速度と同じ速度で版５と接触しつつ水平移動する定盤６上の被印刷物７の表面に、版５の凹凸に応じた模様を伴った印刷液が、均一な膜厚で転写される。
【００３６】
本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。すなわち、アモルファス状膜１ｂと印刷液との濡れ性を良好にでき、塗布された印刷液の膜厚を従来よりも均一化できる印刷機用ロール１を提供できる。その結果として、印刷機用ロール１を印刷機に用いた場合、上述したように、版５に印刷液を均一に塗布できるので、被印刷物７の表面に均一な膜厚で印刷液を転写することができる。
【００３７】
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、十点平均粗さＲｚが５μｍ以下となるように調整されているので、摩擦係数の低い表面を有した印刷機用ロール１を提供できる。したがって、印刷機用ロール１自体の摩耗を従来よりも低減できるだけでなく、印刷機用ロール１上に塗布された印刷液の膜厚を均一化するために接触させるドクターロール又はドクターブレードなどについても、従来よりも摩耗を低減できる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
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。
【００３９】
本実施形態の印刷機用ロール２１は、基材２１ａ表面の上に、下塗り膜２１ｃ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２１ｂが被覆されている点（図４参照）で、第１実施形態に係る印刷機用ロール１と異なっている。
【００４０】
下塗り膜２１ｃは、硬質クロムめっき、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、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って、膜厚は１μｍ〜２００μｍ程度である。
【００４１】
印刷機用ロール２１は、以下のようにして製造される。すなわち、まず、下塗り膜２１ｃが、基材２１ａ表面の上に電気めっき法、ＰＶＤ法及び溶射法のうち１種以上の方法を用いて形成される。そして、下塗り膜２１ｃの表面に第１実施形態と同様にしてアモルファス状膜２１ｂを形成する。
【００４２】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。特に、基材２１ａとアモルファス状膜２１ｂとの密着性を増加させることができ、より破壊されたり剥離したりしにくいアモルファス状膜２１ｂを有した印刷機用ロール２１を提供できる。
【００４３】
なお、上記各実施形態における基材の表面は平坦なものであったが、該表面を幾何学的な微細構造（例えば、単なる凹凸模様、彫刻によって形成された模様など）が形成されているものに変形してもよい。このように、基材の表面に幾何学的な微細構造が形成されている場合には、印刷機用ロールに対する印刷液の保持量をコントロールすることができる。具体的に例示すると、図５に示したように、基材３１ａの表面に幾何学的な微細構造が形成されている場合、アモルファス状膜３１ｂは、前記微細構造の表面形状に沿って相似形状となるように形成される。このときのアモルファス状膜３１ｂは、５０μｍ程度の膜厚までであれば、膜厚均一な膜となる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例を示しながら、本発明を具体的に説明する。
【００４５】
（実施例１）
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。
【００４６】
（１）基材
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。
【００４７】
図６に本発明の接触角の範囲と本実施例（下記表１及び表２）における各例の接触角との関係を模式的に示し、下記表１及び表２に以上の内容及び試験結果を要約したものを示す。図７は、本発明のぬれ張力の範囲及び本実施例における各例のぬれ張力を示した模式図である。表３及び表４には、本発明のぬれ張力に関する実施例及び比較例を示す。なお、本実施例における本発明（ａ）とは、上記第１実施形態の印刷機用ロールにおいて、アモルファス状膜と、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°のものである。また、本発明（ｂ）とは、上記第１実施形態の印刷機用ロールにおいて、アモルファス状膜と、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°のものである。ここで、図６における各実施例については、上記本発明（ａ）、（ｂ）の範囲（図６において太い点線で囲った部分の内側）に含まれていることを示している。また、本発明（ｃ）とは、上記第１実施形態において、ＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）による、アモルファス状膜のぬれ張力が、３０ｍＮ／ｍ〜４０ｍＮ／ｍである。本発明（ｄ）とは、上記第１実施形態において、ＪＩＳ Ｋ ６７６８（１９９９）による、アモルファス状膜のぬれ張力が、６０ｍＮ／ｍ〜７０ｍＮ／ｍのものである。加えて、表２及び表４におけるロールの表面形態における「幾何学的微細構造」は、後述する実施例５と同様の断面（図１２に示した、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）を有したものである。すなわち、表２及び表４における印刷機用ロールは、基材上に硬質クロムめっきの下塗り膜を施し、その上にロールの軸方向に対して約４５度の傾きの平行な溝を形成して、アモルファス状膜を形成したものである。また、上記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本であるとともに、深さは１００μｍである。
【００４８】
下記表１〜４の結果から明らかなように、比較例として示した上記本発明（ａ）〜（ｄ）の範囲外にあるもの（表１：試験Ｎｏ．１７〜３２、表２：試験Ｎｏ.１７〜３２、表３：試験Ｎｏ.１７〜３２、表４：試験Ｎｏ.１７〜３２）は、上記本発明（ａ）〜（ｄ）の範囲に含まれる実施例（表１〜４の各試験Ｎｏ.１〜１６）に比べて、油性及び水性の印刷液の付着均一性が悪いものであった。なお、表１〜４のアモルファス状膜９、１０、１１（表１〜４の各試験Ｎｏ.１７〜２２）は上記本発明（ａ）〜（ｄ）の範囲外のものではあるが、水性又は油性のいずれか一方について従来技術であるＣｒめっき（表１〜４の各試験Ｎｏ.３１、Ｎｏ．３２）に近い性能レベルで使用可能である。これらに対して、実施例の印刷機用ロールにおけるアモルファス状膜と油性又は水性の印刷液との濡れ性が適切である。したがって、実施例の印刷機用ロール表面に、適量の油性又は水性の印刷液が均一に付着されるとともに保持されるので、版へ適量の油性又は水性の印刷液を供給することができる。この効果により、実施例の印刷機用ロールを印刷液の性状に合わせて印刷機において用いれば、再現性よく、高品質の印刷物を得ることができる。なお、印刷機用ロール表面のぬれ性が過小な場合、印刷液は該印刷機用ロール上で均一にぬれ広がらないため、印刷物に対する印刷液の付着均一性は、実施例に比べて劣るものとなる。一方、ぬれ性が過大な印刷機用ロールの場合は、該印刷機用ロールに保持された印刷液の版への供給がうまくいかず、この場合も印刷物に対する印刷液の付着量が減少するので、実施例に比べて印刷物の品質は低下するものとなる。
【００４９】
【表１】
注１：「印刷物への印刷液の付着均一性」においては、○：印刷物を１０倍のルーペで観察したうえで、色むら、不印刷部が無い状態、△：目視で色むら、不印刷部がない状態、×：目視において色むら、不印刷部がある状態、とした。
【００５０】
【表２】
注１：「印刷物への印刷液の付着均一性」においては、○：印刷物を１０倍のルーペで観察したうえで、色むら、不印刷部が無い状態、△：目視で色むら、不印刷部がない状態、×：目視において色むら、不印刷部がある状態、とした。
【００５１】
【表３】
注１：「印刷物への印刷液の付着均一性」においては、○：印刷物を１０倍のルーペで観察したうえで、色むら、不印刷部が無い状態、△：目視で色むら、不印刷部がない状態、×：目視において色むら、不印刷部がある状態、とした。
【００５２】
【表４】
注１：「印刷物への印刷液の付着均一性」においては、○：印刷物を１０倍のルーペで観察したうえ で、色むら、不印刷部が無い状態、△：目視で色むら、不印刷部がない状態、×：目視において色むら、不印刷部がある状態、とした。
【００５３】
（実施例２）
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。
【００５４】
【表５】
【００５５】
（実施例３）
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。
【００５６】
【表６】
【００５７】
（実施例４）
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。
【００５８】
【表７】
【００５９】
（実施例５）
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。
【００６０】
【表８】
【００６１】
（実施例６）
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。
【００６２】
この実施例では、本発明に係る印刷機用ロール上に形成されるものと同様のアモルファス状膜が形成された試験片の耐食性を調査するため、該試験片の試験液への半浸漬試験をおこなった。該試験の状況を図１３に示す。試験液としては、２０ｍａｓｓ％塩酸、２０ｍａｓｓ％硫酸、２０ｍａｓｓ％硝酸、トルエンを用い、上記試験片を半浸漬して約２５℃で１００時間静置し、上記試験片および試験液の外観を確認した。なお、上記試験片には、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９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。なお、該試験片の端面および裏面を樹脂テープで被覆し、アモルファス状膜のみが、試験液に接するよう試験をおこなった。表１０および図１４に本試験の結果を示す。図１４に示した通り、該試験片のアモルファス状膜は酸およびトルエンに浸漬してもきわめて安定であり、外観に変化は見られなかった。また試験液の色調に変化が見られなかったことから、酸に対して安定なアモルファス状膜によって、基材のＳＵＳ３０４鋼が保護されていると考えられる。
【００６３】
【表９】
【００６４】
【表１０】
【００６５】
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態又は実施例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６６】
１、２１、３１ 印刷機用ロール
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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が、下記（ａ）又は下記（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°。
【請求項２】
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が、下記（ｃ）又は下記（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。
【請求項３】
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％〜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、ケイ素、フッ素、窒素、及び酸素のうちいずれか１つ以上がさらに添加されているもの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。
【請求項４】
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１〜３のいずれか１項に記載の印刷機用ロール。
【請求項５】
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１〜４のいずれか１項に記載の印刷機用ロール。
【請求項６】
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１〜５のいずれか１項に記載の印刷機用ロール。
【請求項７】
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６に記載の印刷機用ロール。
【請求項８】
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ＰＢＩＩＤ法を用いて、下記（ｅ）又は下記（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°。
【請求項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ＰＢＩＩＤ法を用いて、下記（ｇ）又は下記（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。
【請求項１０】
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８又は９に記載の印刷機用ロールの製造方法。
【請求項１】
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が、下記（ａ）又は下記（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°。
【請求項２】
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が、下記（ｃ）又は下記（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。
【請求項３】
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％〜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、ケイ素、フッ素、窒素、及び酸素のうちいずれか１つ以上がさらに添加されているもの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。
【請求項４】
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１〜３のいずれか１項に記載の印刷機用ロール。
【請求項５】
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１〜４のいずれか１項に記載の印刷機用ロール。
【請求項６】
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１〜５のいずれか１項に記載の印刷機用ロール。
【請求項７】
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６に記載の印刷機用ロール。
【請求項８】
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ＰＢＩＩＤ法を用いて、下記（ｅ）又は下記（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°。
【請求項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ＰＢＩＩＤ法を用いて、下記（ｇ）又は下記（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。
【請求項１０】
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８又は９に記載の印刷機用ロールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
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【図６】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１３７５４３（Ｐ２０１０−１３７５４３Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６５０９２（Ｐ２００９−１６５０９２）
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００１０９８７５）トーカロ株式会社 (127)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００１０９８７５）トーカロ株式会社 (127)
【Ｆターム（参考）】
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