(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドクター本体、および、ドクター本体のうち少なくとも版胴に圧しつけられるドクター末端面を被覆する硬質皮膜を有するドクターであって、ドクター本体および硬質皮膜表面上の、少なくともドクター末端面に多数の凹部を有しており、該凹部の最大径が該末端面の幅より充分短いことに特徴付られる、印刷用ドクター。
【請求項２】
凹部の最大径が末端面の幅の１／５０以下である、請求項１記載の印刷用ドクター。
【請求項３】
皮膜表面の凹部の最大径が１０μｍ未満である、請求項１または２記載の印刷用ドクター。
【請求項４】
皮膜表面の凹部の最大径が０.１μｍを超える、請求項１から３いずれかに記載の印刷用ドクター。
【請求項５】
隣接する凹部の中心間の平均距離が１０μｍ未満である、請求項１から４いずれかに記載の印刷用ドクター。
【請求項６】
硬質皮膜表面の凹部の間が本質的に平面である請求項１から５いずれかに記載の、印刷用ドクター。
【請求項７】
凹部の間の本質的に平らな部分がドクター末端面の全表面領域の２０％未満である、請求項１から６いずれかに記載の、印刷用ドクター。
【請求項８】
末端面が本質的に完全に凹部で覆われている、請求項１から７いずれかに記載の印刷用ドクター。
【請求項９】
皮膜が、末端面の縁および末端面を規定している両側表面の、少なくとも該縁を含む部分をも被覆している、請求項１から８いずれかに記載の印刷用ドクター。
【請求項１０】
ドクター本体が鉄鋼または細微粒子構造の合金で形成されている、請求項１から９いずれかに記載の印刷用ドクター。
【請求項１１】
硬質皮膜が本質的にダイアモンド様炭素にて形成されいる、請求項１から１０いずれかに記載の印刷用ドクター。
【請求項１２】
ドクター本体末端面へ予め電気化学的機械加工処理を施し、次いでプラズマ化学蒸着法または物理的蒸着法によって硬質皮膜を形成することに特徴付けられる、回転版シリンダーに対して圧しつけられる末端面を有し、該末端面上に硬質皮膜を有する印刷用ドクターを製造する方法。
【請求項１３】
物理的蒸着または化学的蒸着処理の間にドクター本体の温度を２５０℃以下に保持することに特徴付られる、請求項１２の方法。
【請求項１４】
硬質皮膜が滑らかな表面を有する、請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
硬質皮膜がつや消し状の表面を有する、請求項１２または１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷用ドクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
印刷用ドクターの目的は、版胴（プレート印刷用シリンダー）上から過剰のインクを除くことである。ドクターは通常、薄い鋼鉄シート片で作成されている。シート片の一方の端はホルダー内に保持されており、もう一方の末端面は板胴に弾性を持って押し付けられる。この押し付けられている方の末端面の幅は非常に狭く、通常０.１ｍｍのオーダーまたはそれより短い（長軸を横切る方向に測定）。ＥＰ−Ａ-７０９ １８３はドクターの典型的な例を開示する。使用に伴い、ドクターのこの末端面は擦り切れ、実際にはこの擦り切れることによってドクターの寿命が短くなる。使用可能期間を延ばすために、鋼鉄シート片から成るドクターの末端面を、物理的蒸着（ＰＶＤ）またはプラズマ活性化化学蒸着（ＰＡ−ＣＶＤ）法によって硬質材にて被覆することが知られている。これは例えばＤＥ−Ａ ４０ ２４ ５１４および特開平８-１９７７１１号の要約に開示されている。ＰＶＤ方法においては、原子もしくは粒子がスパッタリングもしくはアークによってターゲットから放出され、プラズマにより運ばれて処理すべき表面上に蒸着される。ＰＡ−ＣＶＤの場合には、炭化水素含有ガスのプラズマ活性化によって、層蒸着が起こる。硬質皮膜を形成する硬質材としてはダイヤモンド様炭素(ＤＬＣ)が好ましい。ＤＬＣとは一部本質的にダイアモンドの結晶構造をとっており、ダイアモンドに匹敵する摩擦強度を有している炭素層もしくは炭素の多い層をいう。他の硬質材あるいはＤＬＣと他の物質、特に金属との混合物を用いてもよい。かかる皮膜によって版胴との摩擦に起因する負荷がかかるドクター表面には、増強された耐磨耗性と良好なすべり性が賦与される。適当な硬質被覆はＧＢ-Ａ ２ １２８ ５５１、ＷＯ ８６/０７３０９、ＤＥ-Ｃ ３７ １４ ３２７、ＥＰ-Ｂ ０８７ ８３６、ＤＥ−Ａ ３２ ４６ ３６１に開示されている。また、特開平４−２９６５５６の要約書には、ＣＶＤ法を用いてドクター面へ撥インク性物質を被覆することが開示されている。
【０００３】
硬質材の層は脆弱である。したがって、衝撃あるいは温度変化によりひび割れが生じる危険性がある。ひび割れが生じた場合、硬質材層内の密着性あるいは、ドクターへの密着性が損なわれ、次いで、摩擦力の下、被覆の一部が剥がれたり割れたりする。その結果、ドクターの製品寿命が損なわれるばかりでなく、被覆の欠損部分の鋭い端部がひっかいて、版胴の表面の製品寿命をも短くする。また、印刷製品へのドクター筋の原因ともなる。したがってドクターの末端面の上述のような硬質被覆は実際には現在までは広く受け入れられていない。
本発明はこの危険を克服することを目的として為されたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、ドクター本体、および、ドクター本体のうち少なくとも版胴に圧しつけられるドクター末端面を被覆する硬質皮膜を有するドクターであって、ドクター本体および硬質皮膜表面上の、少なくともドクター末端面に多数の凹部を有しており、該凹部の最大径が該末端面の幅より充分短いことに特徴付られる、印刷用ドクターを提供する。
本発明のドクターにおいては、硬質材による皮膜を適用する前に、ドクター本体の末端面表面に多数の非常に小さな凹部を設ける。凹部の最大幅は、ドクターの末端面の幅より充分小さく、好ましくはこの幅の１/５０以下である。これらの凹部は、正確に硬質皮膜表面上に再現される。皮膜表面における凹部の最大幅は好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下であり、特に好ましくは０.５μｍ以下で０.１μｍ以上である。隣接する凹部の中心間の距離は１０μｍ未満が好ましい。凹部の最大幅とは、ひとつの凹部の開口部において、端から端までが最も長い部分の距離をいう。可能な限り、全ての凹部の最大幅は上記制限内に収まっているのが好ましい。しかしながら、少数の凹部の最大幅が制限値を上回っていても、所望の効果に影響を及ぼさない場合、実質的に影響を及ぼさない場合には、問題ない。
【０００５】
ドクター本体において、凹部の間の領域は、本来平面であるドクター末端面の形状が本質的に保たれているのが好ましい。凹部を設けた結果、凹部の間の平面領域は、皮膜表面上に末端面全領域の２０％未満、より好ましくは１０％未満が残っているのが好ましい。しかしながら、ドクターの電気化学的機械加工処理の結果表面の凹部の間に全く平らな面が全く、あるいはほとんどなくなっている場合にも、良好な結果を得ることができる。この場合、ドクター本体末端面を顕微鏡で観察すれば、非常に波打って、また亀裂が入っているにもかかわらず、末端面が非常に数多くの要素から構成され、このサイズが末端面の総幅と比較すると非常に小さいという事実は、例え見掛け上は粗面であっても末端面の幅いっぱいにこれらの要素が組み合わさって、均一な表面構造が構成されていることを意味するのである。
【０００６】
凹部は、ＥＰ−Ａ７２８５７９に記載のごとく、電気化学的機械加工（ＥＣＭ）工程によってドクターの末端面に形成すればよい。この文献は、鋼鉄製ドクターの末端面をＥＣＭ処理して、シリンダーの移動方向に認められるような、末端面の後部エッジにかえり(burrs)ができるのを防止することを推奨している。かかるかえりの形成は、ドクターの末端面がシリンダー表面上を擦動する間に、原子もしくは粒子がドクター表面から引き剥がされ、これらが相対的な移動によりに運ばれ、異なる場所、最終的に上述のエッジかまたはエッジに形成されているかえりに蓄積されるのである。この現象は、末端面が上述のような硬質材で被覆されている場合には、この硬質皮膜から粒子が剥がれる事が無く、その結果かかる粒子が所望しない部位に蓄積することがないため、生じない。本発明の硬質皮膜とドクター表面に数多くの凹部が形成されているという形状との組み合わせの効果は、これとは異なるものである。凹部がドクター本体表面に多数存在していることによって、硬質皮膜はよりこの表面に密着し得る。さらに、皮膜表面が平面ではなく、多くの凹部の個所が曲面となっている。かかる数多くの曲面により、末端面の幅方向に作用する力に対してしなやかな対処が可能となっている。この結果、熱ストレスにより強く、また衝撃に対して、より弾力性を持って耐えることのできるドクターが提供される。即ち、本発明のドクターは、熱または衝撃ストレス下でひび割れの形成される可能性が低い。クラックが生じたとしても、被覆の一部が破壊されるという危険性もまた、減少されている。従って、実用上からみて本発明のドクターは公知のドクターよりかなり強靭である。本発明の被覆の前に行う凹部を形成するためのＥＣＭ処理の効果は、公知のＥＣＭ処理の効果と全く異なっており、本発明のＥＣＭと硬質材による被覆を組み合わせる効果は、従来技術から開示も示唆もされていない。
【０００７】
本発明のドクターの末端面が非平面状であることの更なる利点は、流体による潤滑作用が得られるという事実にある。ドクターの末端面の凹部の間の平らな部分が本質的にシリンダー上対抗面への力を伝達している。この平らな面にはそれぞれ凹部が隣接しており、非常に数多くの部分に分かれているため、これら表面の部分と対抗面の間の乾燥摩擦はほとんど生じない。というのは、凹部が隣接する平らな部分のための流体潤滑剤的に作用する液体フィルムを連続的に供給する給水槽の役目を果たすからである。
【０００８】
好ましくは、硬質材料はなめらかな層状となるように被覆する。これは、標的をスパッタリングして、被覆材料が標的から、１個の原子のごとき微細さで放出され、処理されるべき表面へその状態ではこばれるようにすることによって、成し得る。
【０００９】
滑らかさの低い、顕微鏡観察下では起伏のあるつや消し状外観の皮膜はアーク方法と呼ばれる方法またはその類似の方法にて得ることができる。この場合には、皮膜粒子は標的から単一原子として放射されるのではなく、より大きな凝集体のまま放出される。滑らかな層であるほうが、通常は好ましいが、起伏のある、もしくはつや消し状表面のほうが好ましい場合もある。というのは、この形状は砕片が生じる可能性が非常に低く、またその顕微鏡レベルでの起伏が流体による潤滑効果を増強するからである。
【００１０】
ドクターが３００℃以下の温度で硬化および焼戻しされた鉄鋼から成る場合、ＰＶＤまたはＣＶＤ処理は、処理の最中にドクター本体が約２５０℃以下の温度にとどまっているような方法で行うことが好都合である。これによって、ドクター本体の質が被覆作業の間の熱ストレスによって損なわれなくなる。
【００１１】
硬質材料による皮膜はドクター本体の末端面だけではなく、その縁および末端面を規定している一対の面の少なくとも当該縁に隣接する部分にも施すのが有利である。
【００１２】
電気化学的機械加工の局所により異なるエッチング作用は、ドクター本体の結晶粒状態に依存して生じることから、ドクター本体の合金および顕微鏡的状態が、結晶粒が表面の凹部の所望の長さに合致するよう、選択するのが好ましい。ドクター本体の粒子の顕微鏡的状態の隣接する粒子の中心から中心までの間の距離は、表面における隣接する凹部の中心から中心までの距離において好ましい距離と、ほぼ同じとすべきである。好ましくはこの距離は０.０５から１μｍである。
【００１３】
本発明の詳細は、以下の説明のための実施例によりさらに明確になるであろう。
０.１５×４０ｍｍの寸法の鋼鉄の一端を、ＥＰ−Ａ ７２８ ５７９に記載のごとく研削して１ｍｍ幅で０.６ｍｍの厚さの薄板を作成した。薄板の末端面は角度が６０°となるように削り、その末端面の幅が約０.７ｍｍとなるようにした。末端面およびこの末端面をはさんでいる側面は、ＥＰ−Ａ ７２８ ８５９に則って電気化学的機械加工を行い、末端面のおよそ９０％がカバーされるような小さな凹部を多数形成させた。
【００１４】
上記処理をされた鋼鉄製ドクターを、次いでＰＶＤチャンバーへ通した。
【００１５】
第１の実施例においては、チャンバー内の条件を以下の処理パラメーターとした：放電圧約５００ｍＰａ、クロミウムをアルゴンガスおよび例えばＣ2Ｈ6、Ｃ2Ｈ2、Ｃ2Ｈ4などの炭化水素ガス雰囲気下で原子化する。クロミウム標的はおよそ１５００ＷのＤＣ電流にて原子化する。このように低いパワーレベルとすることは、被覆されるべき部分の温度を２００℃未満に保つために必要である。滑らかで硬い層を得るためには、さらにＤＣ電圧または高周波電圧(１３.５６ MHz)、およそ（−１００Ｖ）を、被覆される部分へかける。この基質ホルダー部分と周囲の壁の間の電位の相違は、基質、即ちクロミウム原子がアルゴンおよび炭化水素イオンと共に放射され、これによって形成される層が緻密となるよう導かれる。この結果、皮膜層は厚みが１から１０μm、好ましくは２から４μｍとなり、顕微鏡下で観察すると、基質の滑らかな表面がファセット面に形成され、そしてこの面を挟む隣接側面上へ幅およそ１ｍｍのオーダーで形成されていることが認められた。実際に使用する場合と同様にして、版シリンダーに対してやさしく圧した場合、すばらしい印刷結果が得られ、非常に長期間の使用が可能となる。
【００１６】
プラズマ活性化ＣＶＤの第２の実施例においては、チャンバー中を以下のパラメータに調整した：およそ１０００ＷのＤＣまたはＨＦおよびおよそ１１０Ｖの同位電圧を基質ホルダーにかける。放電圧およそ４００ｍＰａ。アルゴン/炭化水素ガス比約１。プラズマアーク。硬質ＤＬＣ層が析出するよう、処理する。標的自体はこの系からは分離されており、純粋なプラズマ活性化化学蒸着が生じるようにしている。プラズマを活性化するため、クロミウム標的を通る低レベルの電力（約３００Ｗ）が供給される。
【００１７】
ＤＬＣに加えて、他の好ましい硬質材料としては窒化クロミウム、窒化チタニウム、窒化炭素、窒化チタニウムアルミニウム、クロミウムカーバイド、窒化チタニウムハフニウム、ホウ化チタニウムまたはホウ化チタニウムカーバイドなどが例示され、これらの化合物同志の混合物およびこれらの化合物と他の化合物との混合物もまた好適に用いられる。被覆するための硬質材料としては、下になる表面と、あるいは皮膜とドクター表面との間に下敷き層もしくは分離層を設ける場合には、この層との関係において、腐食しないものを選択しなくてはならない。