JPH07426B2 - インキメータリングローラ、その製造方法及びそれを用いたインキングシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 リトグラフ印刷に対するキーレスインキングの実施にお
いて、そこではインキは印刷システムにメータリングロ
ーラとそれと共同する掻とりブレードの手段で計量供給
（メータ）されるのであるが、Fadnerは米国特許第4,60
1,242において、FadnerとHyenerは米国特許第4,537,127
において、又Fadnerは米国特許第4,603,634において、
インキメータリングローラの表面が疎水性と親油性の二
重の性質をもち、それが撥水性でかつ油をひきつけ易い
有利な方法と手段を開示した。この二重の性質はリトグ
ラフのインキメータリングローラがインキを保持する寸
法割のセルを形成することもインキを保持することがで
きる不規則に配列された空隙をもつ表面を形成すること
も可能にする。キーレスインキングの実際問題において
は、リトグラフィーが使われるインキのフィルム中に水
の存在を要求するので、インキメータリングローラの表
面に親油性と疎水性をもつことが重要である。インキメ
ータリングローラ表面に親水性又は水をひきつける部分
があると、水がそれらの部分からインキを追い出したり
外したりし、それによってローラのインキの保持やイン
キの計量供給能力を途絶させるであろう。

上述のFadnerらの先行技術文献は又、疎水性でかつ親油
性であるメータリングローラを備えることによって一貫
したインキの計量供給が確保された場合でも、インキン
グローラ上のインキフィルムの水含量は、印刷されるフ
ォーマットを満足するのに消費されるインキと水の相対
的な量によって、プレスの巾の中で異るかもしれないと
教示している。１回の印刷運転の間プレスのどこにも均
一にインキを供給するためには一定の組成のインキを印
刷プレートのすべての部分に連続的に確実に送ることが
必要である。プレスの全巾に亘って一定の組成のインキ
を送らなければ、低い印刷密度の領域では水の含量が増
加する傾向となり、望ましくない品質の印刷が生じる。
プレスの全巾に亘って均一のインキ組成をを得る方法は
Fadnerらによって米国特許第4,690,055に開示されてい
る。

サトウ及びハラダによって米国特許第4,637,310におい
て開示されたセルをもつメータリングローラのランド面
積のように、又はWarnerによって米国特許第4,287,827
に開示されたセルのない平滑表面のメータリングローラ
のように、親水領域がランダム又は幾何学的に均一な方
法のどちらかで意図的に含まれている時は、親水性領域
から離脱するインキによるどんな水の障害でも親水領域
を形成するときに選ばれたパターンに一致するために、
インキの計量供給の予測が達成されるであろうことは推
論しえる。しかし、プレスの全巾に亘る水とインキの
量、従ってそれぞれが要求する相対的な量はいかなる場
合も使われる印刷プレートの画像及び非画像のフォーマ
ットによって決定される。印刷フォーマットは一般的に
均一でなく又印刷運転毎に同じであることは稀である。
結論的に、親油性及び親水性の技術を用いた装置を運転
するときは水によって離脱するインキの範囲はメータリ
ングローラのさまざまな場所におけるインキ中にその時
その時に存在する水の量による。これらの場所は一方で
は印刷プレート上のフォーマットを印刷するために必要
なさまざまなプレスに亘るインキと水の量に相当する。
親水性領域におけるインキ中の水の含量が高いほど対応
する領域におけるインキの離脱のためにインキの保持能
力が低減する傾向が強くなる。結果は、印刷フォーマッ
トが変更されるとプレスの運転毎にインキの供給が変
り、それに付随して予期よりも低い又は予期以上に高い
光学密度の印刷領域ができる。

クロームとアルミニウムの酸化物及びタングステンカー
バイトのような硬質セラミック材料は本来高エネルギー
材料で、相応じて水の存在下では親水性になる傾向があ
り油性材料だけの存在下では親油性になる傾向がある。
これらの材料を用いて製作されたメータリングローラ
は、凸版印刷では水ベースのインキにも油ベースのイン
キにもしばしばうまく使われているが、水をもった油ベ
ースのインキを使うリトグラフ印刷では一貫した品質の
インキを出すのに失敗する。出るインキのバラツキの程
度はインキ中の水がローラのセラミック面からインキを
排除しあるいは離脱させるかそうではないかによって決
まる。前にも記載したように、離脱の程度はクロス−プ
レスのすべての選ばれた位置におけるインキ中の水分含
量により、その水分含量は一方又印刷されるフォーマッ
トによる。

前に引用したようにFadnerは米国特許第4,601,242にお
いて、有利な硬い耐磨耗性のセラミックの性質を用いて
かなり長寿命のリトグラフ用インキメータリングローラ
を得る方法を開示している。特に、セラミック粉末、殊
にアルミナは、銅メッキのメータリングローラベースの
上に意図的に約0.51mm（２ミル）未満の薄い層が溶射さ
れる。銅は本来疎水性で親油性である。この方法は表面
があたかも銅であったかのように働くインキと水との相
互作用に関する十分な粒間空隙をもつ硬い耐磨耗表面を
つくり、その結果水に優先してインキを保持し、しかも
同時にかき取り刃の磨耗作用に対して耐磨耗性セラミッ
ク材料として働く。商業的に実行可能とはいえ、下層の
銅の親油性をセラミック層によって示される親水性によ
って打ち消されないことを確実にするためにセラミック
層を比較的薄くしなければならないので、この型のロー
ルは約２千万から３千万回の印刷プレスの寿命である。
更に本来親水性であるセラミック層は、使用と印刷プレ
スの洗浄に伴う汚れの蓄積によって親水性が増してくる
かもしれない。

この発明の第１の目的はインキの中に水の存在が含まれ
るキーレスリトグラフ印刷プレスシステムにおいて長い
運転寿命が確保される簡単で安価なインキメータリング
ローラを提供することである。

この発明の付加的な目的は、親油性で疎水性の、化学的
に不活性の本質的に有機材料が浸漬された微孔性耐磨耗
性の表面層をもつインキメータリングロールを製造する
プロセスを提供することである。

この発明のなおもうひとつの目的は、本来優秀な耐磨耗
性を減じることなしに疎水性で親油性をもつ複合層の部
分として、硬くて耐磨耗性がありしかし本来は親水性の
セラミック材料を使うことができる方法を提供すること
である。

更にこの発明の目的は、高度の耐磨耗性と、水の存在下
における油性インキの保持に対する優先的な親和性とを
組合わせた複合構造をもつ改良されたインキングローラ
を提供することである。

この発明のその他の目的と利点は以下に示す付属の明細
書及び図面を参照することによって部分的に明らかにな
り又部分的に説明されるであろう。

発明の要約 この発明は新しい、高速リトグラフ印刷プレスシステム
におけるインキのメータリングに対する改良されたイン
キメータリングロールと、インキングシステムを単純化
し、又印刷プレスの操作中に操作者の調整や注意の程度
を単純化するため提供されるキーレス方式におけるイン
キングシステムに関する。

通常、キーレスインキングシステムを用いる印刷機はイ
ンキ受又はインキ溜10、ポンプ11及びインキパンと結ぶ
管13、その中に位置し摩擦駆動のインキ移しローラ15に
インキを供給するメータリングローラ13′を含む。逆角
度の掻き取り刃又はメータリング刃16はメータリングロ
ーラ13′に対し働き、メータリングローラ13′上にイン
キがあるときはそれがセルの中にある場合を除きそのす
べてをとり去る。移しローラ15からのインキは、湿し機
21から供給される水とそこで結合される実質的に平滑な
インキングドラム20に移される。湿し流体は図示のよう
にインキロール20へ又は仮想線26で示されるように直接
プレートロール25へ、そのいずれか適当な方法で供給可
能である。メータリングロール13′に対し働く掻きとり
刃16（又は他のインキ除去手段）は実質的にすべての過
剰のインキ皮膜をそこから連続的に取除くためにある。
前述のエレメントのすべては、プレス駆動プレートシリ
ンダ25上に取りつけられた印刷プレート28上に均一なイ
ンキ皮膜を供給するために機能する。シリンダ25上のプ
レートは一方画像の形で、例えば、ブランケットシリン
ダ31と加圧シリンダー32とが協働して形成する印刷ニッ
プを通して送られるペーパウエブ30にインキを供給す
る。第１図中のすべてのローラは軸が平行に配列され
る。

その他の多くの印刷機の配列が当業者及びキーレスリト
グラフ印刷科学分野の技術者には明らかにすることがで
きるが、この発明の本来の運用に対し重要な第１の特徴
は以下に検討される。

印刷プレートにつくインキの量は、インキメータリング
ローラの表面に形成される窪み又はインキ受セルの寸法
によって調整され、そのローラは同一の巾の掻きとり刃
又はドクターブレードをもちセル又は窪みの中にあるも
の以外は実質的にすべてのインキをセルのあるメータリ
ングローラから連続的に除去する。

インキメータリングローラは適当な強度、長さ及び直径
をもつ鋼、アルミニウム又は同等の芯材を比較的厚い耐
磨耗性のセラミック材料で適当に被覆されたもので構成
される。ロール表面はすべての場合に彫られる必要はな
いが、レーザ彫刻は正確な寸法と位置をもつセル又は窪
みは形成するために使うことができ、そのセルはインキ
の所望量を正確に計量するために働く掻とりドクターブ
レードを備える。磨耗に関連するローラの実用的な寿命
の間はローラ面のすべての領域においてインキの正確で
連続的な計量を確保するためにセラミック材料は、疎水
性で親油性の反応生成物を形成するためにそれらの個々
の成分と反応する有機材料で浸透される。

第２図はこの発明のひとつの形態の断面で、ここではメ
ータリングローラ14をつくるために使われるベースロー
ラは35で示されるセラミック被覆が施される前に彫られ
る。

図示のセルをもったメータリングローラ13′は前記のよ
うに、機械的に彫ったあとで被覆するか又は最初に被覆
したあとレーザーで彫ってローラの被覆面に窪みのセル
パターンをつくることができる。窪みの容積と数は印刷
される光学密度仕様に合致するために必要なインキの容
積をベースとし、既知の手法に従って選ばれる。もしく
は、ローラはここに伸べられたような硬い、親油性で疎
水性をもつ見かけ上平滑な表面をもつこともできる。

ローラ13′は通常印刷システムのインキの供給を計量す
るために掻きとり刃又はドクターブレードが共に採用さ
れる。ローラ20は通常その代りに印刷プレートに接近し
た位置においてメータリングローラとして採用され、そ
の位置に存在する使用済の戻りインキの実質的に全量を
印刷システムから除く掻きとり刃（図示しない）と共に
機能する。ローラ13′及び15はそのときは必要ない。ど
ちらの場合でも、供給されたインキの未使用部分である
インキの戻りフィルムは、連続的に掻きとられインキ溜
め10に導かれ続いてポンプ11によってセルをもったメー
タリングローラ13′に戻され連続循環される。これらの
キーレスリトグラフ印刷の運転要素の多くはより詳しく
Fadnerらの米国特許第4,690,055に記載されている。

アルミナ、タングステンカーバイド、又は酸化クローム
のような普通に得られる硬い耐磨性のセラミック及びセ
ラミック様の材料が、それらのすべてはインキングロー
ラの製造者でも得られるが、水性と油性の両方の液体が
存在するときには油ベースのインキの層よりもむしろ水
ベースの層をそれらの表面にもつことを好むということ
を発見した。さまざまなセラミック材料が硬い耐磨耗性
のインキメータリングローラの最上面として、単一の油
ベースの印刷流体を含む凸版印刷に対しても、単一の水
ベースのインキング流体を用いるフレキソグラフィック
印刷システムに対しても機能することが知られていると
はいえ、これらの同じセラミック表面がリトグラフ印刷
に用いられる場合は、十分な湿らせ水がインキを通して
ローラに浸透する時はいつでも、油又は樹脂ベースのイ
ンキを外すようになる。これはセラミック材料のような
親水性又は水を好む性質の表面が、水のないときは親油
性又は油を好む性質であることを考えればより容易に理
解される。新鮮な、未使用の水のないリトグラフインが
セラミックに適用される時は、インキは最初はローラ表
面によく着きよく湿す。このような初期条件下では正常
なインキメータリング性能が観察される。しかしリトグ
ラフ印刷操作の間に、インキ中の水の含量が増加するに
つれて、ローラニップ圧力とインキ中の水の含量の増加
との組合せが水をインキ層を通してセラミックメータリ
ングローラ表面へ押し込む条件に到達する。ローラ表面
に選好的に吸着することによって、水はインキをその表
面から追い出し、それによって以後インキ供給手段から
インキをピックアップすることができなくなる。

キーレスリトグラフインキシステムにおけるインキの計
量のために技術の発達段階にあるセラミック被覆ローラ
を使用することに伴う水による障害の問題は、親油性で
疎水性の反応生成物を形成するためにそれらの個々の成
分の内部で反応する有機材料をセラミックローラの表面
にしっかりと施しそしてセラミック材料の微孔層の隙間
に浸みこませることによって排除しえることを発見し
た。このように処理されたセラミックローラは、前述の
化学関連のインキ計量欠陥なしにリトグラフ印刷システ
ムにおいてメータリングローラとして機能する。

この発明のひとつの形式において、鋼又はアルミニウム
又はその他の好適なローラが例えば第２図に示されるの
と同じパターンに機械的に彫られ、ついで芯材の表面に
最初に与えたセル構造を実質的に保持して、約1.27から
2.03mm（５から８ミル）の最大の厚さに溶射法によって
セラミック被覆がなされる。アルミニウムでつくられた
ベースローラの場合には、ローラは同じ場所にセラミッ
ク様の層を形成するために硬質陽極酸化処理を施すこと
ができる。析出プロセスは通常セラミック被覆装置で薄
い被覆を繰返し施す必要があり、ついでこの明細書の他
のところに記載されたような選ばれた有機物質が浸透さ
れる。

別法として、ローラ芯材は同様に機械的に彫られ、つい
で通常約0.03から0.05mm（0.1から0.2ミル）未満の厚さ
の被覆にセラミック粉の薄い被膜でワンパスの溶射被覆
が施され、そのあと親油性で疎水性の材料を形成するた
めに反応する有機物質で浸透され、その後別のセラミッ
ク被覆パスが施されついで別の浸透処理がなされ、この
ようにして逐次被覆、浸透処理によって所望の1.27から
2.03mm（５から８ミル）厚のセラミック被覆がつくりあ
げられるまで繰返される。

所望の多孔層は又、鋼又はアルミニウムローラ芯材を選
ばれたセラミック粒子を用いたマルチパス溶射被覆に曝
すことによっても得られ、0.76から2.54mm（３から10ミ
ル）又はそれ以上の被覆がつくりあげられる。第４図及
び第５図において40で示されるようなこの被覆はついで
例えば第５図において画かれるようなセルパターン41を
つくるためにレーザで彫られ、その後セラミック表面に
有機試薬が浸透される。

同じ種類の構造は、所望の有機／セラミック被覆厚さを
得るために約６から20回のシリーズ又はそのようなシー
ケンスにおけるそれぞれの溶射被覆パスの後に有機物が
施され、ついで所望のインキ保有容量をつくるためにレ
ーザで彫ることによって得ることができる。

数種類の親油性で疎水性の材料を形成する試剤を使うこ
とができる。親油性で疎水性の試剤はここでは微孔性セ
ラミックに浸透可能で、ついで加熱、紫外線照射等によ
って反応又は硬化されて親油性で疎水性の不動体を形成
する有機物質を意味する。これらは一般的に可溶性固体
でありそしてその故にミスト、スプレー、浸漬又はその
他の周知の施工法によって施すことができる液体でもあ
る。親油性で疎水性の材料を提供する重要な目的のひと
つは、微孔性セラミック粉末被覆表面を、親油性で疎水
性の材料をできる限り深く被覆に浸透させることによっ
て可能な限り油吸引性で撥水性にすることである。高度
に流動性の液体系が好ましい。簡単なスプレー塗装技術
はローラ回転による浸漬塗装と同様に適切である。溶剤
中の反応試剤の希薄溶液は数秒ないし数分間放置するこ
とによってセラミック被覆の隙間に深く浸透させること
を助長するであろう。

すべての場合、親油性で疎水性の材料は本質的に非流動
性でセラミック粉末被覆の空隙および表面にしっかり接
着するかその中に封じ込めるようにしなければならな
い。この発明の目的は化学的に自己反応性で、疎水性で
親油性の材料を形成する有機材料を浸透することによっ
て達成される。通常これらは、それに取り込まれる化学
的に反応性のグループをもつ長鎖の炭化水素又は実質的
に炭化水素高分子材料である。この要件を充す材料は、
全て、以下に検討する仕上げローラ接触角基準を満足す
る重合性又はカップリング反応性の実質的に炭化水素モ
ノマー、共重合体、プレポリマー及びその他である。具
体的には反応性ポリスチレン、ポリイソブチレン、アク
リロニトリル−ブタジエン−スチレン、ポリブタジエ
ン、ニトリルゴム等の物質である。もうひとつの好適な
物質はPaulert化学社で製造販売されている492×6215と
命名された２部分の化学反応性のエポキシ／アミン系で
ある。これらのクラスのその他の有用な親油性で疎水性
の材料は化学及び高分子科学の当業者にとっては明らか
であり又ここに開示されたこの発明の原理をベースとす
れば明らかである。

第６図は親油性で疎水性の材料がセラミック被覆によっ
て形成される空隙に浸透する方式を図解している。第６
図において50は一般的に耐磨耗層複合体を示し、51はセ
ラミック材料の粒子を示し、52は所望の親油性で疎水性
の反応生成物を形成するために適切な方法により反応す
る浸透した物質を示す。最大の有効寿命をえるためには
着いたセラミック層によって形成された空隙のすべての
連通ネットワークが層の全容積に亘って実質的に完全に
浸透されていることが好ましい。

この発明の実施に従って親油性で疎水性の材料を形成す
るために反応することができる有機試剤の、ある一般的
な又は特定の材料の開示にも拘らず、リトグラフインキ
ングローラとして得られたローラの使用に対する重要な
基準が、処理されたローラの表面にインキオイル及び水
の滴が自然に拡がる程度を測定することによって大なり
小なり予測することができる。標準の表面化学の教科書
に記載されているような無柄滴（sessile drop）の技術
はこの性質の測定に有用である。一般的に、親油性で疎
水性のローラ材料はインキオイル（Flint Ink Co.）の
接触角ほぼ０゜をもち、蒸留水の接触角約90゜又はそれ
以上をもち、この値は親油性で疎水性の材料は定義する
のに役立つ。

例えば下記のルールはこの原理に従って材料を選ぶため
に建設的ではあるが限定的ではないということを発見し
た。

最高 水接触角90゜又はそれ以上インキオイル接触角10
゜又はそれ以下で拡散 受入れ可 水接触角80゜又はそれ以上インキオイル接触
角10゜又はそれ以下で拡散 受入れ不可 水接触角80゜未満インキオイル接触角10゜
以上及び／又は非拡散 この親油性と疎水性をここに定義したようにもつ材料は
リトグラフ印刷プレス版の実施において、インキと水の
両者がその表面に存在するか押し込まれたときに水又は
湿し剤に優先してその表面にリトグラフインキを受入
れ、保有し、維持するであろう。そしてリトグラフ印刷
インキングローラに用いられるローラを、ひとつ又はそ
れ以上のインキングローラから水によってインキを離脱
させることにより印刷インキの比重調整の低下なしに印
刷される基板に対しインキ溜からインキを移し替えるの
を助長するように仕向けることができるのは、この親油
性と疎水性の組合せによるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のインキメータリングロールを組みこ
んだリトグラフ印刷の配列を説明するキーレスリトグラ
フ印刷システムの輪郭の側面系統図である。 第２図はこの発明のロールの部分断面図でインキを保持
するために備えられた窪みをもつ滲透した耐磨耗性表面
を示す。 第３図は第２図と同様の断面図であるが、個々に形成さ
れたインキを受ける窪みのないローラをもつ。 第４図は第２図と同様の断面図であるが、個々に形成さ
れたインキを受ける窪みの変形を示す。 第５図は第４図の平面図で、そして 第６図は微孔性セラミック層の拡大説明断面図で親油性
で疎水性の反応生成物の配置を示す。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】印刷を形成する媒体として油ベースインキ
   と水との混合物を用いるキーレス印刷に使用されるイン
   キメータリングローラであって、 a. 実質的に円筒形の外表面をもち予め選ばれた強度と
   直径と長さをもつベースローラ、 b. 前述のベースローラの外表面に対する連続の微孔性
   セラミック層成形体であって、前述の微孔性層が前述の
   セラミック層の実質的に全容積に亘って透過している空
   隙が相互に結び合わされたネットワークを形づくる成形
   体、及び c. 水との接触角が90゜以上で、インキオイルとの接触
   角が10゜以下で拡散する、実質的に炭化水素モノマー、
   共重合体及びプレポリマーである、カプリング反応性物
   及び重合性物からなる群から選ばれた材料の親油性で疎
   水性の反応生成物 を含むことを特徴とする前記インキメータリングロー
   ラ。
2. 【請求項２】前述の親油性で疎水性の反応生成物が、 a. ポリスチレン； b. ポリイソブチレン； c. アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン； d. ポリブタジエン；及び e. ニトリルゴム からなる群から選ばれた反応性材料から形成される、請
   求項（１）に記載のインキメータリングローラ。
3. 【請求項３】前述の親油性で疎水性の反応生成物がポリ
   スチレンの反応によって形成される、請求項（２）に記
   載のインキメータリングローラ。
4. 【請求項４】前述の親油性で疎水性の反応生成物がポリ
   イソブチレンの反応によって形成される、請求項（２）
   に記載のインキメータリングローラ。
5. 【請求項５】前述の親油性で疎水性の反応生成物がアク
   リロニトリル−ブタジエン−スチレンの反応によって形
   成される、請求項（２）に記載のインキメータリングロ
   ーラ。
6. 【請求項６】前述の親油性で疎水性の反応生成物がポリ
   ブタジエンの反応によって形成される、請求項（２）に
   記載のインキメータリングローラ。
7. 【請求項７】前述の親油性で疎水性の反応生成物がニト
   リルゴムの反応によって形成される、請求項（２）に記
   載のインキメータリングローラ。
8. 【請求項８】親油性で疎水性の耐磨耗性インキメータリ
   ングローラの製造方法において、 a. 実質的に微孔性層の全容積に亘って透過している空
   隙が相互に結び合わされたネットワークを形づくる微孔
   性セラミック材料で形成される実質的に円筒形の表面層
   をもつロールを用意する工程、 b. 水との接触角が90゜以上で、インキオイルとの接触
   角が10゜以下で拡散する、実質的に炭化水素モノマー、
   共重合体及びプレポリマーであるカプリング反応性物及
   び重合性物からなる群から選ばれた反応有機材料の溶質
   で、相互に結び合わされたネットワークを浸透する工
   程、及び c. 前述の選ばれた有機物を、反応させそして相互に結
   び合わされたネットワーク中において親油性で疎水性の
   物質を形成させるための処理を施す工程を含むことを特
   徴とする前記製造方法。
9. 【請求項９】微孔性セラミック層がベースロール上に逐
   増方式で着けられそしてそれぞれの増分層が次のセラミ
   ック層の増分が着けられる前に浸透される、請求項
   （８）に記載の製造方法。
10. 【請求項１０】印刷形成媒体として油ベースのインキと
    水との混合物を用いる、複数の被覆インキングローラを
    含む印刷に使われるインキングシステムであって、前述
    のインキングローラのひとつが、 a. 実質的に円筒形の外表面をもち、予め選ばれた強度
    と直径と長さをもつベースローラ、 b. 前述のベースローラの表面に密着結合した連続の微
    孔性セラミック層であって、前述の微孔性層が前述のセ
    ラミック層の実質的に全容積に亘って透過している空隙
    が相互に結び合わされたネットワークを形づくる、 c. 以下を構成する群から選ばれた有機材料の親油性で
    疎水性の反応生成物 ａ）． ポリスチレン； ｂ）． ポリイソブチレン； ｃ）． アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン； ｄ）． ポリブタジエン；及び ｅ）． ニトリルゴム；そして d. 前述の浸透微孔性セラミック被覆ベースロールと逆
    角度の関係で接触するように取付けられ、過剰のインキ
    をそれから取除く掻きとり手段 を含むことを特徴とする前記インキングシステム。