专利名称：凹版制版辊及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种无需镀铬，能够具备具有充分强度的表面强化被覆层
的凹版制版辊及其制造方法，尤其涉及设有类金刚石碳(DLC)层的凹版 制版辊及其制造方法，该类金刚石碳层被用作替代铬层的表面强化被覆 层。
背景技术：
在凹版印刷中，相对于凹版制版辊(凹版辊)，形成对应制版信息的 微小凹部(着墨孔)而制成版面，将油墨填充到该着墨孔中，转印到被印 刷物上。 一般情况下，在凹版制版辊中，在铝或铁等的金属制中空辊的表 面上，设置用于形成版面的铜镀层(版材)，通过蚀刻，在该铜镀层上形 成对应制版信息的多个微小凹部(着墨孔)，接着，为了增加凹版制版辊 的耐刷力，通过镀铬形成硬质的铬层，将其作为表面强化被覆层，从而完 成制版(版面的制作)。但是，在镀铬工序中，由于使用高毒性的六价铬， 为了实现作业安全，不仅要花费过多的成本，还会造成公害问题，因此， 现在期望开发出 一种替代铬层的表面强化被覆层。
另一方面，关于凹版制版辊(凹版辊)的制造，已知的是在形成着墨 孔的铜镀层上形成类金刚石碳(DLC)层，将其作为表面强化被覆层的技 术(特许文献l)，但存在DLC层与铜的密着性差，容易剥离的问题。另 外，本发明的申请人，巳经提出了在金属制的中空辊上形成橡胶或树脂层， 再在其上形成类金刚石碳(DLC)的被膜后，形成着墨孔，从而制造出凹 版印刷版的技术方案(特许文献2 4)。
特许文献1:特开平4-282296号公报
特许文献2:特开平11-309950号公报
特许文献3:特开平11-327124号公报 特许文献4:特开2000-15770号公报
发明内容
鉴于上述现有技术存在的问题，本发明的发明人员，针对替代铬层的 表面强化被覆层进行了锐意研究，结果发现通过将金属层和该金属的碳化 金属层，以及类金刚石碳(DLC)层组合使用，可以获得具有与铬层匹敌 的强度，且无毒性而根本无需担心公害问题的表面强化被覆层，从而完成 本发明。
本发明的目的在于，提供一种新型凹版制版辊及其制造方法，该凹版 制版辊及其制造方法，具备无毒性且根本无需担心引发公害的表面强化被 覆层，并且具有优良耐刷力。
为了解决上述问题，本发明的凹版制版辊的特征在于，包括金属制 中空辊；设在该中空辊表面上且在表面上形成多个着墨孔的铜镀层；设在 该铜镀层表面上的金属层；设在该金属层表面上的该金属的碳化金属层； 被覆该碳化金属层的表面的类金刚石碳(DLC)被膜。
本发明的凹版制版辊的制造方法的特征在于，包括准备金属制中空 辊的工序；在该中空辊表面上形成铜镀层的镀铜工序；在该铜镀层的表面 上形成多个着墨孔的着墨孔形成工序；在该铜镀层的表面上形成金属层的 金属层形成工序；在该金属层的表面上形成该金属层的碳化金属层的碳化 金属层形成工序；在该碳化金属层的表面上形成类金刚石碳被膜的类金刚 石碳被膜形成工序。
所述碳化金属层优选为碳化金属倾斜层，该碳化金属倾斜层中的碳的 组成比被设定为从所述金属层侧起向所述类金刚石碳被膜方向，碳的比率 逐渐增大。
优选为所述铜镀层的厚度为50 200lim，所述着墨孔的深度为5 150 y m，所述金属层的厚度为0.1 1 ix m，所述碳化金属层的厚度为0.1 lym，所述类金刚石碳被膜的厚度为0.1 10um。
优选通过溅射法分别形成所述金属层、所述碳化金属层、优选碳化金 属倾斜层、及所述类金刚石碳被膜。
作为所述金属，优选采用可碳化且与铜的亲和性高的金属。
所述金属，优选为从钨(W)、硅(Si)、钛(Ti)、铬(Cr)、钽(Ta)
以及锆(Zr)中选出的一种或两种以上的金属。
所述着墨孔的形成，可以通过蚀刻法或电子雕刻法进行，但优选采用 蚀刻法。这里所谓的蚀刻法是指在凹版辊的版胴面上涂布感光液直接焙烧 后，经过蚀刻形成着墨孔的方法。电子雕刻法是指通过数字信号使金刚石 雕刻针机械性工作而在凹版辊的铜表面上雕刻着墨孔的方法。
根据本发明，由于采用类金刚石碳(DLC)被膜作为表面强化被覆层， 可以省略镀铬工序，因此无需使用高毒性的六价铬，不会因实现作业安全 而花费过多的成本，也根本无需担心公害问题，而且由于类金刚石碳 (DLC)被膜具有与铬层相匹敌的强度及优良的耐刷力，因此能够产生很 好的效果。
图1是表示本发明的凹版制版辊的制造工序的模式说明图。(a)是表 示中空辊的整体剖面图；(b)是表示在中空辊的表面上形成了铜镀层的状 态的部分放大剖面图；(c)是表示在中空辊的铜镀层上形成了着墨孔的状 态的部分放大剖面图；(d)是表示在中空辊的铜镀层表面上形成了碳化鸽 层的状态的部分放大剖面图；(e)是表示在中空辊的金属层表面上形成了 碳化金属层的状态的部分放大剖面图；(f)是表示在中空辊的碳化金属层 表面上被覆了类金刚石碳(DLC)被膜的状态的部分放大剖面图。
图2是表示本发明的凹版制版辊的制造方法的流程图。
图3是表示本发明的凹版制版辊的要部的放大剖面图。 符号说明
10版母材(中空辊)
10a凹版制版辊
12铜镀层
14着墨孔
16金属层
18碳化金属层、优选为碳化金属倾斜层 20类金刚石碳(DLC)被膜
具体实施例方式
以下，对本发明的实施方式进行说明，但这些实施方式仅为示例，当 然，只要在不超出本发明的技术思想的范围内，可以进行各种的变形。
图1是表示本发明的凹版制版辊的制造工序的模式说明图。(a)是表 示中空辊的整体剖面图；(b)是表示在中空辊的表面上形成了铜镀层的状 态的部分放大剖面图；(c)是表示在中空辊的铜镀层上形成了着墨孔的状 态的部分放大剖面图；(d)是表示在中空辊的铜镀层表面上形成了碳化钨 层的状态的部分放大剖面图；(e)是表示在中空辊的金属层表面上形成了 碳化金属层的状态的部分放大剖面图；(f)是表示在中空辊的碳化金属层 表面上被覆了类金刚石碳(DLC)被膜的状态的部分放大剖面图。图2是 表示本发明的凹版制版辊的制造方法的流程图。图3是表示本发明的凹版 制版辊的要部的放大剖面图。
参考图1 图3对本发明方法进行说明。在图l (a)及图3中，符号 10表示版母材，采用由铝或铁等组成的金属制中空辊(图2中的步骤100)。 通过镀铜处理，可以在该中空辊10的表面上形成铜镀层12 (图2中的步 骤102)。
在该铜镀层12的表面上形成多个微小的凹部(着墨孔)14 (图2中 的步骤104)。作为着墨孔14的形成方法，可以采用蚀刻法(在凹版辊的 版胴面上涂布感光液直接焙烧后，经过蚀刻形成着墨孔14)和电子雕刻法 (通过数字信号使金刚石雕刻针机械性工作，在铜表面上雕刻着墨孔14) 等公开的方法，但优选采用蚀刻法。
其次，在形成着墨孔14的铜镀层12 (包含着墨孔14)的表面上形成 金属层16 (图2中的步骤106)。再者，在该金属层16的表面上，形成该 金属层的碳化金属层，优选形成碳化金属倾斜层18 (图2中的步骤108)。 作为形成金属层16及碳化金属层、优选为碳化金属倾斜层18的形成方法， 可以适用溅射法、真空沉积法(Electron Beam Method)、离子镀敷法(Ion Plating Method)、 MBE (分子束外延法；Molecular Beam Epitaxy)、激光 烧蚀法(Laser Ablation Method)、离子辅助成膜法、等离子体气相沉积法 (Plasma CVD Method)等公开的方法，但优选采用溅射法。
作为所述金属，优选采用能够碳化且与铜的亲和性高的金属。作为该
金属，可以采用钨(W)、硅(Si)、钛(Ti)、铬(Cr)、钽(Ta)以及锆 (Zr)等。
所述碳化金属层，优选为碳化金属倾斜层18中的金属采用与所述金 属层16相同的金属。碳化金属倾斜层18中的碳的组成比设定为从金属层 16—侧起朝向后述的类金刚石碳(DLC)被膜20方向，碳的比率逐渐增 大。即，进行成膜时，使碳的组成比从0%逐渐增加(呈阶梯状或无阶梯 状)，最后变为大致100%。
这种情况下，碳化金属层、优选为碳化金属倾斜层18中的碳的组成 比的调整方法可以采用公开的方法，但例如通过溅射法(采用固体金属靶 材，在氩气气氛中无阶梯状地逐渐增大碳化氢气体，例如甲烷气体、乙烷 气体、丙烷气体、乙炔气体等的注入量)，可以形成将碳化金属层18中的 碳的比例，设定为从铜镀层12—侧起朝向类金刚石碳(DLC)被膜20方 向呈阶梯状或无阶梯状地逐渐增大，而使碳及金属双方的组成比例发生变 化的碳化金属层，即碳化金属倾斜层18。
如此，通过调整碳化金属层18的碳比例，可以使相对于铜镀层12及 类金刚石碳(DLC)被膜20双方的碳化金属层18密着度得到提高。另外， 如果将碳化氢气体的注入量设为一定，可以形成碳及金属的组成比例一定 的碳化金属层，可以使其起到与碳化金属倾斜层相同的作用。
接着，在所述碳化金属层、优选为碳化金属倾斜层18的表面上被覆 形成类金刚石碳(DLC)被膜20(图2的步骤110)。作为类金刚石碳(DLC) 被膜20的形成方法，与金属层16及碳化金属层、优选为碳化金属倾斜层 18的形成方法相同，可以适用溅射法、真空沉积法(Electron Beam Method)、离子镀敷法(Ion Plating Method)、MBE(分子束外延法；Molecular BeamEpitaxy)、激光烧蚀法(Laser Ablation Method)、离子辅助成膜法、 等离子体气相沉积法(Plasma CVD Method)等公开的方法，但优选采用 溅射法。
通过用上述的类金刚石碳(DLC)被膜20进行被覆，使该类金刚石 碳(DLC)被膜20起到表面强化被覆层的作用，可以获得无毒性且根本 无需担心公害问题的、具有优良耐刷力的凹版制版辊10a。
这里所谓的溅射法是指用离子轰击将制成薄膜的材料(靶材)时，材
料被溅飞，使溅飞的材料堆积在基板上制成薄膜的方法，其特征在于，对 靶材材料的制约少，可以制成大面积的、再现性优良的薄膜。
真空沉积法(Electron Beam Method)是指用电子束照射将制成薄膜的 材料，使其加热蒸发，使该蒸发的材料附着(堆积)在基板上制成薄膜的 方法，其特征在于，成膜速度快，对基板的损伤小等。
离子镀敷法是指使将制成薄膜的材料蒸发后，通过射频(RF)(射频 离子镀敷法；RF Ion Plating)或电弧(电弧离子镀敷法；Arc Ion Plating) 使材料离子化，使其堆积在基板上制成薄膜的方法，其特征在于，成膜速 度快，附着强度大等。
分子束外延法是指在超高真空中使原料物质蒸发，将其供给到加热后 的基板上形成薄膜的方法。
激光烧蚀法是指向耙材射入高密度化的激光脉冲，使离子逸出，在对 向的基板上形成薄膜的方法。
离子辅助成膜法是指在真空容器内设置蒸发源和离子源，利用离子的 辅助作用进行成膜的方法。
等离子体气相沉积法是指以在减压条件下进行CVD法时，在更低温 度下形成薄膜为目的，利用等离子体激发使原料气体分解，使其在基板上 反应堆积的方法。
以下，举出实施例对本发明进行更具体的说明，但这些实施例仅为示 例，当然不应对这些实施例进行限定性解释。 (实施例1 3)
将圆周为600mm、辊身长度1100mm的凹版辊(铝制中空辊)安装在 镀敷槽中，通过计算机系统控制的自动滑动装置使阳极室靠近中空辊，距 离20mm为止，使镀敷液溢出淹没整个中空辊，在18A/dm2、 6.0V条件下 形成80^ m的铜镀层。镀敷时间为20分钟，制成镀敷表面无突起和坑(Pit) 的均匀铜镀层。
在上述形成的铜镀层上涂上感光膜，对图像进行激光曝光显影，氧化 后形成抗蚀图像，接着，进行等离子体蚀刻等干法蚀刻，雕刻出由着墨孔 构成的图像，其后通过去除抗蚀图像形成印刷版。此时，制成着墨孔的深 度分别为lOum (实施例1)、 18um(实施例2)、 30um(实施例3)的
3个中空辊。
通过溅射法在形成了该着墨孔的铜镀层的表面上形成钨(w)层。溅
射条件如下所述。钨(W)试料固体钨靶材；气氛氩气气氛；成膜温 度200 3(XTC;成膜时间60分；成膜厚度0.1 um。
其次，在钨(W)层的表面上形成碳化钨层。溅射条件如下所述。钨 (W)试料固体钨靶材；气氛在氩气气氛中逐渐增加碳化氢气体；成 膜温度200 300°C;成膜时间60分；成膜厚度0.1 " m。
再者，通过溅射法在碳化钨层的表面上被覆形成类金刚石碳(DLC) 被膜。溅射条件如下所述。DLC试料固体碳靶材；气氛氩气气氛；成 膜温度200 300°C;成膜时间150分；成膜厚度1 U m。如此，完成 凹版制版辊(凹版辊)的制作。
采用上述的3个凹版辊，对实施例l (着墨孔的深度10um)、实施 例2 (着墨孔的深度18ym)、实施例3 (着墨孔的深度30Pm)的凹 版辊分别适用水性油墨、油性油墨及银浆油墨，采用OPP薄膜(Oriented Polypropylene Film:双向拉伸聚丙烯薄膜)进行了印刷试验(印刷速度 200m/分；OPP薄膜的长度4000m)。获得的印刷物均未出现雾版，且转 印性良好。结果确认类金刚石碳(DLC)被膜具有与现有的铬层相匹敌的 性能，足以作为铬层的替代品使用。 (实施例4 6)
与实施例1 3同样，制成着墨孔的深度分别为lOum (实施例4)、 18um (实施例5)、 30um (实施例6)的3个中空辊。除了将鸭(W) 试料更换为硅(Si)试料之外，对上述3个中空辊进行与实施例1 3同样 的处理，制成凹版制版辊，然后进行同样的印刷试验，结果同样可以获得 无版雾且转印性良好的印刷物。在这些实施例中，也确认到类金刚石碳 (DLC)被膜具有与现有的铬层相匹敌的性能，足以作为络层的替代品使 用。此外，用钛(Ti)、铬(Cr)作为金属试料，进行同样的实验，确认 可以获得同样的结果。
权利要求
1.一种凹版制版辊，其特征在于，包括金属制中空辊；设在该中空辊表面上且在表面上形成多个着墨孔的铜镀层；设在该铜镀层表面上的金属层；设在该金属层表面上的该金属的碳化金属层；被覆该碳化金属层的表面的类金刚石碳被膜。
2. 根据权利要求1所述的凹版制版辊，其特征在于，所述碳化金属 层为碳化金属倾斜层，该碳化金属倾斜层中的碳的组成比被设定为从所述 金属层侧起向所述类金刚石碳被膜方向，碳的比率逐渐增大。
3. 根据权利要求1或2所述的凹版制版辊，其特征在于，所述铜镀 层的厚度为50 200um，所述着墨孔的深度为5 150um，所述金属层 的厚度为0.1 lum，所述碳化金属层的厚度为0.1 lum，所述类金刚 石碳被膜的厚度为0.1 10um。
4. 根据权利要求1 3中任一项所述的凹版制版辊，其特征在于，所 述金属为可碳化且与铜的亲和性高的金属。
5. 根据权利要求1 4中任一项所述的凹版制版辊，其特征在于，所 述金属是从钨、硅、钛、铬、钽、以及锆中选出的一种或两种以上的金属。
6. —种凹版制版辊的制造方法，其特征在于，包括准备金属制中 空辊的工序；在该中空辊表面上形成铜镀层的镀铜工序；在该铜镀层的表 面上形成多个着墨孔的着墨孔形成工序；在该铜镀层的表面上形成金属层 的金属层形成工序；在该金属层的表面上形成该金属层的碳化金属层的碳 化金属层形成工序；在该碳化金属层的表面上形成类金刚石碳被膜的类金 刚石碳被膜形成工序。
7. 根据权利要求6所述的凹版制版辊的制造方法，其特征在于，所 述碳化金属层为碳化金属倾斜层，该碳化金属倾斜层中的碳的组成比被设 定为从所述金属层侧起向所述类金刚石碳被膜方向，碳的比率逐渐增大。
8. 根据权利要求6或7所述的凹版制版辊的制造方法，其特征在于， 所述铜镀层的厚度为50 200nm，所述着墨孔的深度为5 150ixm，所 述金属层的厚度为0.1 lum，所述碳化金属层的厚度为0.1 lum，所述类金刚石碳被膜的厚度为0.1 10lim。
9. 根据权利要求6 8中任一项所述的凹版制版辊的制造方法，其特 征在于，通过溅射法分别形成所述金属层、所述碳化金属层及所述类金刚 石碳被膜。
10. 根据权利要求6 9中任一项所述的凹版制版辊的制造方法，其 特征在于，所述金属为可碳化且与铜的亲和性高的金属。
11. 根据权利要求6 10中任一项所述的凹版制版辊的制造方法，其 特征在于，所述金属是从钨、硅、钛、铬、钽、以及锆中选出的一种或两 种以上的金属。
12. 根据权利要求6 11中任一项所述的凹版制版辊的制造方法，其 特征在于，通过蚀刻法或电子雕刻法进行所述着墨孔的形成。
全文摘要
提供一种新型凹版制版辊，该凹版制版辊具备无毒性且全无引发公害问题危险的表面强化被覆层，并且具有优良的耐刷力。其包括金属制中空辊；设在该中空辊表面上且在其表面上形成多个着墨孔的铜镀层；设在该铜镀层表面上的金属层；设在该金属层表面上的该金属的碳化金属层；被覆该碳化金属层的表面的类金刚石碳(DLC)被膜构成。
文档编号B41N1/00GK101184630SQ200680018
公开日2008年5月21日 申请日期2006年5月24日 优先权日2005年6月6日
发明者佐藤勉, 杉山浩一, 浅野贵之, 重田龙男 申请人:株式会社新克