(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張弾性率が５０ｔ／ｍｍ2 以上、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上、熱膨張率が０×１０-6／℃以下である長尺の炭素繊維５０〜７０重量％と樹脂３０〜５０重量％から実質的になり、該炭素繊維を一方向に引き揃えて形成されたプリプレグの複数を積層し、加熱成形することにより得られたもので、曲げ弾性率が１５０ＧＰａ以上であるドクターブレードホルダー。
【請求項２】
炭素繊維が疑似等方板を形成している請求項１に記載のドクターブレードホルダー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ドクターブレードを保持するドクターブレードホルダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、印刷機において、印刷ローラーの表面に所定量のインクを載せるために、ドクターブレードで印刷ローラーの表面に付着した余分なインクをかき取ることが行われている。ドクターブレードを用いた印刷では、ローラー上のインクの量を精密に制御しないと、多色印刷などの場合には色が混ざったりして画質のよい印刷ができない。また、単色印刷の場合は、文字がにじんだり、かすれたりするという問題がある。インクの量を制御するためには、ドクターブレードとローラーとの間隔を常に一定に保つことが重要である。
一方、ドクターブレードは通常２枚のドクターブレードホルダーの間に挟まれたり、１枚のドクターブレードホルダーに特殊な固定具を用いたりして、支持されている。従来、このようなドクターブレードホルダーとしては、加工性などの点から金属製のものが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ドクターブレードは、長さが通常０．３〜１０ｍ程度と長尺であり、ドクターブレードホルダーもまた長尺となる。金属製のドクターブレードは長尺であるがゆえに、その自重でたわみ、ドクターブレードとローラーとの間隔を精度よく制御することができない。また、金属では熱による膨張・収縮が大きく、部分的にドクターブレードが熱を持った場合には部分的に変形するので、ドクターブレードとローラーとの間隔の制御が困難である。
また、ドクターブレードを研磨する場合、金属製のドクターブレードホルダーでは、重量が大きいため作業性に劣り、ドクターブレードの取り外し、取り付け作業に多大の時間と労力を要していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、特定の曲げ弾性率を有する炭素繊維強化プラスチックをドクターブレードホルダーとして用いると、たわみ、熱による変形などが解決できることを見出し本発明に到達した。すなわち、本発明の要旨は、引張弾性率が５０ｔ／ｍｍ2 以上、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上、熱膨張率が０×１０-6／℃以下である長尺の炭素繊維５０〜７０重量％と樹脂３０〜５０重量％から実質的になり、該炭素繊維を一方向に引き揃えて形成されたプリプレグの複数を積層し、加熱成形することにより得られたもので、曲げ弾性率が１５０ＧＰａ以上であるドクターブレードホルダーに存する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
ドクターブレードホルダーを構成する炭素繊維としては、ピッチ系、ＰＡＮ系いずれも使用できるが、高弾性率で高熱伝導である炭素繊維が比較的低温で得られ易いことなどの点からメソフェーズピッチ系が好ましく用いられる。
本発明で用いる炭素繊維の引張弾性率は、通常５０ｔ／ｍｍ２  以上、好ましくは６０〜９５ｔ／ｍｍ２  である。引張弾性率が５０ｔ／ｍｍ２  に満たないと、十分な曲げ剛性が得られず、たわみを低減する効果が小さい。
【０００６】
また、炭素繊維の熱伝導率は、通常１００Ｗ／ｍＫ以上、好ましくは１４０Ｗ／ｍＫ以上である。熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫに満たないと、たとえば、ドクターブレードホルダーの一部が何らかの理由により加熱された場合、熱分布が均一になるのに時間がかかる。ドクターブレードホルダーに熱分布が生じると加熱された部分で変形が生じ、それに伴いドクターブレードとロールとの間隔を均一に保つことが困難となる。
【０００７】
さらに、炭素繊維の熱膨張率は、通常０×１０−６〜−２．０×１０−６／℃、好ましくは−１．０×１０−６〜−２．０×１０−６／℃である。熱膨張率が０×１０−６／℃を超えると  マトリックス樹脂の熱膨張を押さえ込む効果が少ないため、周囲の温度が変化したときや、ドクターブレードホルダーが部分的に加熱または冷却された場合に生じる、膨張または収縮が大きくなりすぎ、ドクターブレードとロールとの間隔を制御することが難しくなる。
【０００８】
本発明のドクターブレードホルダーに用いる炭素繊維としては、上記の範囲外の引張弾性率、熱伝導率、熱膨張率を有する炭素繊維を一部併用してもよい。
炭素繊維の繊維径は、通常  ３〜３０μｍ、好ましくは５〜１５μｍである、炭素繊維は、長繊維であることが必要であり、炭素繊維を引き揃えたプリプレグを用いることが好ましい。炭素繊維の少なくともその一部はドクターブレードホルダーの長手方向と概ね並行方向および垂直方向と概ね並行になるように配置させることがドクターブレードホルダーの強度を保つためには必要である。また、炭素繊維は疑似等方板を形成するように配置すると熱による反り等を低減できるので好ましい。疑似等方板とは、炭素繊維を樹脂を用いて積層した炭素繊維強化プラスチック板の面方向に対し擬似的に等方性を示すよう炭素繊維を積層したもので、例えば０゜／６０゜／−６０゜／−６０゜／６０゜／０゜または、  ０゜／４５゜／９０゜／−４５゜／−４５゜／９０゜／４５゜／０゜のように、またはこれらの繰り返しを面対称に各方向に等分に積層したものである。この場合はドクターブレードホルダーの長手方向と最外層に積層する炭素繊維の方向が平行になるようにすることが曲げ弾性率を高くするため好ましい。
【０００９】
ドクターブレードホルダーの表面を形成する炭素繊維としては、切削、孔開け加工などを行うために炭素繊維クロスを用いてもよい。
ドクターブレードホルダーを構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリプロリレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）  、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）  、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、  ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）  、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）  、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）  、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）  、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）  、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）  、ポリスチレン（ＰＳ）などの熱可塑性樹脂があげられる。エポキシ樹脂が成形性及び各種物性の点で好ましく用いられる。
【００１０】
これらの樹脂には、難燃剤、カップリング剤、導電性付与剤、無機フィラーなどを配合してもよい。
樹脂と炭素繊維との割合は、樹脂は、通常２０〜７０重量％、好ましくは３０〜５０重量％、炭素繊維は、通常３０〜８０重量％、好ましくは５０〜７０重量％である。樹脂の割合が２０重量％より少ないと炭素繊維強化樹脂からなる成形物の内部にボイド等の欠陥を生じ、強度が低下することがある。一方、７０重量％より多いと炭素繊維強化樹脂からなる成形物の弾性率及び熱伝導率が低くなり、熱膨張係数も大きくなるおそれがある。
ドクターブレードホルダーの製造方法としては、樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合は、引き揃えた炭素繊維にあらかじめ未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて、樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合は、引き揃えた炭素繊維に溶融状態の樹脂を含浸させて、プリプレグを作成し、複数枚のプリプレグを炭素繊維が所定の配向となるように積層した後、加熱硬化、あるいは加熱成形して硬化物を得る。得られた硬化物は所定の形状に切削され、ビス孔などが穿たれる。
このようにして得られたドクターブレードホルダーは、曲げ弾性率が１５０ＧＰａ  以上、好ましくは２００〜４００ＧＰａ  であるので、たわみは片持ちで１ｍ当たり０．５ｍｍ以下と非常に小さくドクターブレードとローラーとの間隔を制御するのが容易である。
【００１１】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
＜実施例１＞
＜使用したプリプレグ＞
・プリプレグ−１
引張弾性率２４ｔ／ｍｍ２  のＰＡＮ系炭素繊維のクロスに未硬化のエポキシ樹脂を含浸させて得られた化成コンポジット社製プリプレグ「ＨＭＦ３１１３／９４８  」
・プリプレグ−２
引張弾性率６５ｔ／ｍｍ２  、熱伝導率１４０Ｗ／ｍＫのピッチ系炭素繊維（三菱化学社製「Ｋ１３７１０」）を一方向に引き揃えて未硬化のエポキシ樹脂を含浸させて得られた化成コンポジット社製プリプレグ「ＨＹＥＪ３４Ｍ６５Ｄ」
・プリプレグ−３
引張弾性率２４ｔ／ｍｍ２  のＰＡＮ系炭素繊維を一方向に引き揃えて未硬化のエポキシ樹脂を含浸させて得られた化成コンポジット社製プリプレグ「ＨＹＥＪ２５」
【００１２】
＜ドクターブレードホルダーの製造＞
表面から順に、プリプレグ−１を２プライ積層した。次に、プリプレグ−２を炭素繊維がドクターブレードホルダーの長手方向と並行、すなわち０度に３プライ、プリプレグ−３を炭素繊維がドクターブレードホルダーの長手方向と直角方向、すなわち９０度に１プライの４層構造を３回繰り返した。さらに、プリプレグ−２をドクターブレードホルダーの長手方向に対して０度に１プライ、プリプレグ−３をドクターブレードホルダーの長手方向に対して９０度に１プライ積層し、１６プライの積層体とした。
さらに、プリプレグ−３をドクターブレードホルダーの長手方向に対して９０度に１プライ積層した。この層を中心として、先の１６プライの積層体を、プリプレグ−１の２プライの面が表面にくるように積層し、合計３３プライの積層体を得た。
得られた３３プライの積層体をプレス圧力７ｋｇ／ｃｍ２で１２０℃、９０分間保持して、厚さ９  ｍｍ、樹脂の割合３３重量％、炭素繊維の割合６７重量％の硬化物を得た。
この硬化物２枚をドクターブレードを保持できるよう、図１のような形状（長さ１１８０ｍｍ、幅１００ｍｍ、高さ９ｍｍ）になるよう、切削、孔開け加工を行い、ドクターブレードホルダーとした。得られたドクターブレードホルダーの曲げ弾性率、重量、たわみ、熱膨張率を測定した。結果を表−１に示す。
曲げ弾性率は、熱膨張率は上記に示す材料をインテスコ社製インストロン型試験機２３００型、及び真空理工社製熱膨張計ＤＬ１５００で、たわみは上記材料を１ｍが中空に出るように一端のみ固定し、１ｍ先の他端のたわみ量をマイクロゲージで測定した。
【００１３】
＜比較例１、２＞
鉄「ＳＳ４１」（比較例１）、アルミ合金「Ａｌ７０７５」（比較例２）を用いて、実施例１と同じ形状、大きさのドクターブレードホルダーを作成した。得られたドクターブレードホルダーの曲げ弾性率、重量、たわみ、熱膨張率を測定した。結果を表−１に示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
表より、本発明のドクターブレードホルダーは、軽量であり、一人で安全にドクターブレードの着脱を行うことができることがわかる。一方、比較例２では、ドクターブレードホルダーが重いので、ドクターブレードの着脱は２人作業または補助具を用いなければならないことがわかる。
さらに、比較例１のドクターブレードホルダーは自重でたわむので、印刷機に装着した場合、ドクターブレードとロールとの間隔が長手方向で不均一となり、きれいに印刷できないことが推察される。
比較例２は、軽量なのでドクターブレードの着脱を一人作業が行えるが、たわみが大きく、印刷機に装着した場合、ドクターブレードとロールとの間隔が長手方向で不均一となり、きれいに印刷できないことが推察される。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、たわみ、ゆがみが小さく、軽量のドクターブレードホルダーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で作成したドクターブレードホルダーの概略図
【符号の説明】
１    ドクターブレードホルダー
２    ドクターブレード
３    締め付けねじ
ａ    ドクターブレードホルダーの長さ
ｂ    ドクターブレードホルダーの幅
ｃ    ドクターブレードホルダーの高さ
【図１】
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