凹版製版輥及其製造方法

2023-08-09 11:22:56

專利名稱：凹版製版輥及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種無需鍍鉻，能夠具備具有充分強度的表面強化被覆層
的凹版製版輥及其製造方法，尤其涉及設有類金剛石碳(DLC)層的凹版 製版輥及其製造方法，該類金剛石碳層被用作替代鉻層的表面強化被覆 層。
背景技術：
在凹版印刷中，相對於凹版製版輥(凹版輥)，形成對應製版信息的 微小凹部(著墨孔)而製成版面，將油墨填充到該著墨孔中，轉印到被印 刷物上。 一般情況下，在凹版製版輥中，在鋁或鐵等的金屬制中空輥的表 面上，設置用於形成版面的銅鍍層(版材)，通過蝕刻，在該銅鍍層上形 成對應製版信息的多個微小凹部(著墨孔)，接著，為了增加凹版製版輥 的耐刷力，通過鍍鉻形成硬質的鉻層，將其作為表面強化被覆層，從而完 成製版(版面的製作)。但是，在鍍鉻工序中，由於使用高毒性的六價鉻， 為了實現作業安全，不僅要花費過多的成本，還會造成公害問題，因此， 現在期望開發出 一種替代鉻層的表面強化被覆層。
另一方面，關於凹版製版輥(凹版輥)的製造，已知的是在形成著墨 孔的銅鍍層上形成類金剛石碳(DLC)層，將其作為表面強化被覆層的技 術(特許文獻l)，但存在DLC層與銅的密著性差，容易剝離的問題。另 外，本發明的申請人，巳經提出了在金屬制的中空輥上形成橡膠或樹脂層， 再在其上形成類金剛石碳(DLC)的被膜後，形成著墨孔，從而製造出凹 版印刷版的技術方案(特許文獻2 4)。
特許文獻1:特開平4-282296號公報
特許文獻2:特開平11-309950號公報
特許文獻3:特開平11-327124號公報 特許文獻4:特開2000-15770號公報

發明內容
鑑於上述現有技術存在的問題，本發明的發明人員，針對替代鉻層的 表面強化被覆層進行了銳意研究，結果發現通過將金屬層和該金屬的碳化 金屬層，以及類金剛石碳(DLC)層組合使用，可以獲得具有與鉻層匹敵 的強度，且無毒性而根本無需擔心公害問題的表面強化被覆層，從而完成 本發明。
本發明的目的在於，提供一種新型凹版製版輥及其製造方法，該凹版 製版輥及其製造方法，具備無毒性且根本無需擔心引發公害的表面強化被 覆層，並且具有優良耐刷力。
為了解決上述問題，本發明的凹版製版輥的特徵在於，包括金屬制 中空輥；設在該中空輥表面上且在表面上形成多個著墨孔的銅鍍層；設在 該銅鍍層表面上的金屬層；設在該金屬層表面上的該金屬的碳化金屬層； 被覆該碳化金屬層的表面的類金剛石碳(DLC)被膜。
本發明的凹版製版輥的製造方法的特徵在於，包括準備金屬制中空 輥的工序；在該中空輥表面上形成銅鍍層的鍍銅工序；在該銅鍍層的表面 上形成多個著墨孔的著墨孔形成工序；在該銅鍍層的表面上形成金屬層的 金屬層形成工序；在該金屬層的表面上形成該金屬層的碳化金屬層的碳化 金屬層形成工序；在該碳化金屬層的表面上形成類金剛石碳被膜的類金剛 石碳被膜形成工序。
所述碳化金屬層優選為碳化金屬傾斜層，該碳化金屬傾斜層中的碳的 組成比被設定為從所述金屬層側起向所述類金剛石碳被膜方向，碳的比率 逐漸增大。
優選為所述銅鍍層的厚度為50 200lim，所述著墨孔的深度為5 150 y m，所述金屬層的厚度為0.1 1 ix m，所述碳化金屬層的厚度為0.1 lym，所述類金剛石碳被膜的厚度為0.1 10um。
優選通過濺射法分別形成所述金屬層、所述碳化金屬層、優選碳化金 屬傾斜層、及所述類金剛石碳被膜。
作為所述金屬，優選採用可碳化且與銅的親和性高的金屬。
所述金屬，優選為從鎢(W)、矽(Si)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鉭(Ta)
以及鋯(Zr)中選出的一種或兩種以上的金屬。
所述著墨孔的形成，可以通過蝕刻法或電子雕刻法進行，但優選採用 蝕刻法。這裡所謂的蝕刻法是指在凹版輥的版胴面上塗布感光液直接焙燒 後，經過蝕刻形成著墨孔的方法。電子雕刻法是指通過數位訊號使金剛石 雕刻針機械性工作而在凹版輥的銅表面上雕刻著墨孔的方法。
根據本發明，由於採用類金剛石碳(DLC)被膜作為表面強化被覆層， 可以省略鍍鉻工序，因此無需使用高毒性的六價鉻，不會因實現作業安全 而花費過多的成本，也根本無需擔心公害問題，而且由於類金剛石碳 (DLC)被膜具有與鉻層相匹敵的強度及優良的耐刷力，因此能夠產生很 好的效果。


圖1是表示本發明的凹版製版輥的製造工序的模式說明圖。(a)是表 示中空輥的整體剖面圖；(b)是表示在中空輥的表面上形成了銅鍍層的狀 態的部分放大剖面圖；(c)是表示在中空輥的銅鍍層上形成了著墨孔的狀 態的部分放大剖面圖；(d)是表示在中空輥的銅鍍層表面上形成了碳化鴿 層的狀態的部分放大剖面圖；(e)是表示在中空輥的金屬層表面上形成了 碳化金屬層的狀態的部分放大剖面圖；(f)是表示在中空輥的碳化金屬層 表面上被覆了類金剛石碳(DLC)被膜的狀態的部分放大剖面圖。
圖2是表示本發明的凹版製版輥的製造方法的流程圖。
圖3是表示本發明的凹版製版輥的要部的放大剖面圖。 符號說明
10版母材(中空輥)
10a凹版製版輥
12銅鍍層
14著墨孔
16金屬層
18碳化金屬層、優選為碳化金屬傾斜層 20類金剛石碳(DLC)被膜
具體實施例方式
以下，對本發明的實施方式進行說明，但這些實施方式僅為示例，當 然，只要在不超出本發明的技術思想的範圍內，可以進行各種的變形。
圖1是表示本發明的凹版製版輥的製造工序的模式說明圖。(a)是表 示中空輥的整體剖面圖；(b)是表示在中空輥的表面上形成了銅鍍層的狀 態的部分放大剖面圖；(c)是表示在中空輥的銅鍍層上形成了著墨孔的狀 態的部分放大剖面圖；(d)是表示在中空輥的銅鍍層表面上形成了碳化鎢 層的狀態的部分放大剖面圖；(e)是表示在中空輥的金屬層表面上形成了 碳化金屬層的狀態的部分放大剖面圖；(f)是表示在中空輥的碳化金屬層 表面上被覆了類金剛石碳(DLC)被膜的狀態的部分放大剖面圖。圖2是 表示本發明的凹版製版輥的製造方法的流程圖。圖3是表示本發明的凹版 製版輥的要部的放大剖面圖。
參考圖1 圖3對本發明方法進行說明。在圖l (a)及圖3中，符號 10表示版母材，採用由鋁或鐵等組成的金屬制中空輥(圖2中的步驟100)。 通過鍍銅處理，可以在該中空輥10的表面上形成銅鍍層12 (圖2中的步 驟102)。
在該銅鍍層12的表面上形成多個微小的凹部(著墨孔)14 (圖2中 的步驟104)。作為著墨孔14的形成方法，可以採用蝕刻法(在凹版輥的 版胴面上塗布感光液直接焙燒後，經過蝕刻形成著墨孔14)和電子雕刻法 (通過數位訊號使金剛石雕刻針機械性工作，在銅表面上雕刻著墨孔14) 等公開的方法，但優選採用蝕刻法。
其次，在形成著墨孔14的銅鍍層12 (包含著墨孔14)的表面上形成 金屬層16 (圖2中的步驟106)。再者，在該金屬層16的表面上，形成該 金屬層的碳化金屬層，優選形成碳化金屬傾斜層18 (圖2中的步驟108)。 作為形成金屬層16及碳化金屬層、優選為碳化金屬傾斜層18的形成方法， 可以適用濺射法、真空沉積法(Electron Beam Method)、離子鍍敷法(Ion Plating Method)、 MBE (分子束外延法；Molecular Beam Epitaxy)、雷射 燒蝕法(Laser Ablation Method)、離子輔助成膜法、等離子體氣相沉積法 (Plasma CVD Method)等公開的方法，但優選採用濺射法。
作為所述金屬，優選採用能夠碳化且與銅的親和性高的金屬。作為該
金屬，可以採用鎢(W)、矽(Si)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鉭(Ta)以及鋯 (Zr)等。
所述碳化金屬層，優選為碳化金屬傾斜層18中的金屬採用與所述金 屬層16相同的金屬。碳化金屬傾斜層18中的碳的組成比設定為從金屬層 16—側起朝向後述的類金剛石碳(DLC)被膜20方向，碳的比率逐漸增 大。即，進行成膜時，使碳的組成比從0%逐漸增加(呈階梯狀或無階梯 狀)，最後變為大致100%。
這種情況下，碳化金屬層、優選為碳化金屬傾斜層18中的碳的組成 比的調整方法可以採用公開的方法，但例如通過濺射法(採用固體金屬靶 材，在氬氣氣氛中無階梯狀地逐漸增大碳化氫氣體，例如甲烷氣體、乙烷 氣體、丙烷氣體、乙炔氣體等的注入量)，可以形成將碳化金屬層18中的 碳的比例，設定為從銅鍍層12—側起朝向類金剛石碳(DLC)被膜20方 向呈階梯狀或無階梯狀地逐漸增大，而使碳及金屬雙方的組成比例發生變 化的碳化金屬層，即碳化金屬傾斜層18。
如此，通過調整碳化金屬層18的碳比例，可以使相對於銅鍍層12及 類金剛石碳(DLC)被膜20雙方的碳化金屬層18密著度得到提高。另外， 如果將碳化氫氣體的注入量設為一定，可以形成碳及金屬的組成比例一定 的碳化金屬層，可以使其起到與碳化金屬傾斜層相同的作用。
接著，在所述碳化金屬層、優選為碳化金屬傾斜層18的表面上被覆 形成類金剛石碳(DLC)被膜20(圖2的步驟110)。作為類金剛石碳(DLC) 被膜20的形成方法，與金屬層16及碳化金屬層、優選為碳化金屬傾斜層 18的形成方法相同，可以適用濺射法、真空沉積法(Electron Beam Method)、離子鍍敷法(Ion Plating Method)、MBE(分子束外延法；Molecular BeamEpitaxy)、雷射燒蝕法(Laser Ablation Method)、離子輔助成膜法、 等離子體氣相沉積法(Plasma CVD Method)等公開的方法，但優選採用 濺射法。
通過用上述的類金剛石碳(DLC)被膜20進行被覆，使該類金剛石 碳(DLC)被膜20起到表面強化被覆層的作用，可以獲得無毒性且根本 無需擔心公害問題的、具有優良耐刷力的凹版製版輥10a。
這裡所謂的濺射法是指用離子轟擊將製成薄膜的材料(靶材)時，材
料被濺飛，使濺飛的材料堆積在基板上製成薄膜的方法，其特徵在於，對 靶材材料的制約少，可以製成大面積的、再現性優良的薄膜。
真空沉積法(Electron Beam Method)是指用電子束照射將製成薄膜的 材料，使其加熱蒸發，使該蒸發的材料附著(堆積)在基板上製成薄膜的 方法，其特徵在於，成膜速度快，對基板的損傷小等。
離子鍍敷法是指使將製成薄膜的材料蒸發後，通過射頻(RF)(射頻 離子鍍敷法；RF Ion Plating)或電弧(電弧離子鍍敷法；Arc Ion Plating) 使材料離子化，使其堆積在基板上製成薄膜的方法，其特徵在於，成膜速 度快，附著強度大等。
分子束外延法是指在超高真空中使原料物質蒸發，將其供給到加熱後 的基板上形成薄膜的方法。
雷射燒蝕法是指向耙材射入高密度化的雷射脈衝，使離子逸出，在對 向的基板上形成薄膜的方法。
離子輔助成膜法是指在真空容器內設置蒸發源和離子源，利用離子的 輔助作用進行成膜的方法。
等離子體氣相沉積法是指以在減壓條件下進行CVD法時，在更低溫 度下形成薄膜為目的，利用等離子體激發使原料氣體分解，使其在基板上 反應堆積的方法。
以下，舉出實施例對本發明進行更具體的說明，但這些實施例僅為示 例，當然不應對這些實施例進行限定性解釋。 (實施例1 3)
將圓周為600mm、輥身長度1100mm的凹版輥(鋁製中空輥)安裝在 鍍敷槽中，通過計算機系統控制的自動滑動裝置使陽極室靠近中空輥，距 離20mm為止，使鍍敷液溢出淹沒整個中空輥，在18A/dm2、 6.0V條件下 形成80^ m的銅鍍層。鍍敷時間為20分鐘，製成鍍敷表面無突起和坑(Pit) 的均勻銅鍍層。
在上述形成的銅鍍層上塗上感光膜，對圖像進行雷射曝光顯影，氧化 後形成抗蝕圖像，接著，進行等離子體蝕刻等幹法蝕刻，雕刻出由著墨孔 構成的圖像，其後通過去除抗蝕圖像形成印刷版。此時，製成著墨孔的深 度分別為lOum (實施例1)、 18um(實施例2)、 30um(實施例3)的
3個中空輥。
通過濺射法在形成了該著墨孔的銅鍍層的表面上形成鎢(w)層。濺
射條件如下所述。鎢(W)試料固體鎢靶材；氣氛氬氣氣氛；成膜溫 度200 3(XTC;成膜時間60分；成膜厚度0.1 um。
其次，在鎢(W)層的表面上形成碳化鎢層。濺射條件如下所述。鎢 (W)試料固體鎢靶材；氣氛在氬氣氣氛中逐漸增加碳化氫氣體；成 膜溫度200 300°C;成膜時間60分；成膜厚度0.1 " m。
再者，通過濺射法在碳化鎢層的表面上被覆形成類金剛石碳(DLC) 被膜。濺射條件如下所述。DLC試料固體碳靶材；氣氛氬氣氣氛；成 膜溫度200 300°C;成膜時間150分；成膜厚度1 U m。如此，完成 凹版製版輥(凹版輥)的製作。
採用上述的3個凹版輥，對實施例l (著墨孔的深度10um)、實施 例2 (著墨孔的深度18ym)、實施例3 (著墨孔的深度30Pm)的凹 版輥分別適用水性油墨、油性油墨及銀漿油墨，採用OPP薄膜(Oriented Polypropylene Film:雙向拉伸聚丙烯薄膜)進行了印刷試驗(印刷速度 200m/分；OPP薄膜的長度4000m)。獲得的印刷物均未出現霧版，且轉 印性良好。結果確認類金剛石碳(DLC)被膜具有與現有的鉻層相匹敵的 性能，足以作為鉻層的替代品使用。 (實施例4 6)
與實施例1 3同樣，製成著墨孔的深度分別為lOum (實施例4)、 18um (實施例5)、 30um (實施例6)的3個中空輥。除了將鴨(W) 試料更換為矽(Si)試料之外，對上述3個中空輥進行與實施例1 3同樣 的處理，製成凹版製版輥，然後進行同樣的印刷試驗，結果同樣可以獲得 無版霧且轉印性良好的印刷物。在這些實施例中，也確認到類金剛石碳 (DLC)被膜具有與現有的鉻層相匹敵的性能，足以作為絡層的替代品使 用。此外，用鈦(Ti)、鉻(Cr)作為金屬試料，進行同樣的實驗，確認 可以獲得同樣的結果。
權利要求
1.一種凹版製版輥，其特徵在於，包括金屬制中空輥；設在該中空輥表面上且在表面上形成多個著墨孔的銅鍍層；設在該銅鍍層表面上的金屬層；設在該金屬層表面上的該金屬的碳化金屬層；被覆該碳化金屬層的表面的類金剛石碳被膜。
2. 根據權利要求1所述的凹版製版輥，其特徵在於，所述碳化金屬 層為碳化金屬傾斜層，該碳化金屬傾斜層中的碳的組成比被設定為從所述 金屬層側起向所述類金剛石碳被膜方向，碳的比率逐漸增大。
3. 根據權利要求1或2所述的凹版製版輥，其特徵在於，所述銅鍍 層的厚度為50 200um，所述著墨孔的深度為5 150um，所述金屬層 的厚度為0.1 lum，所述碳化金屬層的厚度為0.1 lum，所述類金剛 石碳被膜的厚度為0.1 10um。
4. 根據權利要求1 3中任一項所述的凹版製版輥，其特徵在於，所 述金屬為可碳化且與銅的親和性高的金屬。
5. 根據權利要求1 4中任一項所述的凹版製版輥，其特徵在於，所 述金屬是從鎢、矽、鈦、鉻、鉭、以及鋯中選出的一種或兩種以上的金屬。
6. —種凹版製版輥的製造方法，其特徵在於，包括準備金屬制中 空輥的工序；在該中空輥表面上形成銅鍍層的鍍銅工序；在該銅鍍層的表 面上形成多個著墨孔的著墨孔形成工序；在該銅鍍層的表面上形成金屬層 的金屬層形成工序；在該金屬層的表面上形成該金屬層的碳化金屬層的碳 化金屬層形成工序；在該碳化金屬層的表面上形成類金剛石碳被膜的類金 剛石碳被膜形成工序。
7. 根據權利要求6所述的凹版製版輥的製造方法，其特徵在於，所 述碳化金屬層為碳化金屬傾斜層，該碳化金屬傾斜層中的碳的組成比被設 定為從所述金屬層側起向所述類金剛石碳被膜方向，碳的比率逐漸增大。
8. 根據權利要求6或7所述的凹版製版輥的製造方法，其特徵在於， 所述銅鍍層的厚度為50 200nm，所述著墨孔的深度為5 150ixm，所 述金屬層的厚度為0.1 lum，所述碳化金屬層的厚度為0.1 lum，所述類金剛石碳被膜的厚度為0.1 10lim。
9. 根據權利要求6 8中任一項所述的凹版製版輥的製造方法，其特 徵在於，通過濺射法分別形成所述金屬層、所述碳化金屬層及所述類金剛 石碳被膜。
10. 根據權利要求6 9中任一項所述的凹版製版輥的製造方法，其 特徵在於，所述金屬為可碳化且與銅的親和性高的金屬。
11. 根據權利要求6 10中任一項所述的凹版製版輥的製造方法，其 特徵在於，所述金屬是從鎢、矽、鈦、鉻、鉭、以及鋯中選出的一種或兩 種以上的金屬。
12. 根據權利要求6 11中任一項所述的凹版製版輥的製造方法，其 特徵在於，通過蝕刻法或電子雕刻法進行所述著墨孔的形成。
全文摘要
提供一種新型凹版製版輥，該凹版製版輥具備無毒性且全無引發公害問題危險的表面強化被覆層，並且具有優良的耐刷力。其包括金屬制中空輥；設在該中空輥表面上且在其表面上形成多個著墨孔的銅鍍層；設在該銅鍍層表面上的金屬層；設在該金屬層表面上的該金屬的碳化金屬層；被覆該碳化金屬層的表面的類金剛石碳(DLC)被膜構成。
文檔編號B41N1/00GK101184630SQ200680018
公開日2008年5月21日 申請日期2006年5月24日 優先權日2005年6月6日
發明者佐藤勉, 杉山浩一, 淺野貴之, 重田龍男 申請人:株式會社新克