JP2003145705A - ドクター装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】新品のドクターブレードであっても、摩耗の進
行したドクターブレードであっても、版面に対するドク
ターブレードの接触面積、圧力を一定に保つことができ
るドクター装置を提供する。 【解決手段】版胴に接触するドクターブレードを加圧す
るドクター加圧手段と、ドクター架台の旋回軸を周期的
に上昇下降する上下移動手段とを具備するようにしたド
クター装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はグラビア印刷、グラ
ビア塗工の技術分野に属する。特に、版面に対するドク
ターの接触面積と圧力を一定に維持することができるド
クター装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来のドクター装置の一例を図３に示す。
図３に示すように、ドクターブレードはドクターホルダ
ーに保持され、ドクターホルダーはドクター架台に設置
される。ドクター架台は旋回軸において旋回でき、その
旋回によってドクターブレードを版胴に接圧し、または
版胴から離す状態を実現する。旋回軸にはエアーシリン
ダーによって回転モーメントが与えられ、そのエアーシ
リンダーに供給するエアー圧によってドクターブレード
の版胴への接圧を設定することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来のドクター装
置においては、印刷の途中では、通常は、ドクターホル
ダーは、初期に設定された位置に固定され変更すること
はない。また、エアー圧も一定とし変更することはな
い。ところが、版面に対するドクターの接触角度、面積
および接触圧力は、ドクター摩耗が進むに連れて変化す
る。そのため、インキや塗工液の掻き落とし状態が変化
し、印刷やコーティングの塗工精度を維持することがで
きない。また、新品のドクターブレードでは版面に対す
る接触面積が小さく、摩耗か進行したドクターブレード
では版面に対する接触面積が大い。そのため、新品のド
クターブレードを使用するときには、本生産の前にある
程度ドクタリングを行なって、ドクターを版面になじま
せる必要がある。そのため相当の切替時間を必要とす
る。

【０００４】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、新品のドクターブレ
ードであっても、摩耗の進行したドクターブレードであ
っても、版面に対するドクターブレードの接触面積、圧
力を一定に保つことができるドクター装置を提供するこ
とにある。これにより、ドクターブレードによるインキ
の掻き落としが安定し、印刷品質が安定する。また、新
品のドクターブレードを版面になじませる作業が不要で
あるため、切替時間を短縮することができる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は下記の本発明
によって解決される。すなわち、請求項１に係る本発明
のドクター装置は、版胴に接触するドクターブレードを
加圧するドクター加圧手段と、ドクター架台の旋回軸を
周期的に上昇下降する上下移動手段とを具備するように
したものである。本発明によれば、ドクター加圧手段に
より版胴に接触するドクターブレードが加圧され、上下
移動手段によりドクター架台の旋回軸が周期的に上昇下
降される。すなわち、ドクターブレードが加圧され版胴
に接触したままの状態でドクター架台の旋回軸が周期的
に上昇下降されるから、版面に対するドクターブレード
の接触角度が周期的に変化される。この変化により摩耗
の進行方向が変化し接触面積の一方的な増大が回避され
る。したがって、新品のドクターブレードであっても、
摩耗の進行したドクターブレードであっても、版面に対
するドクターブレードの接触面積、圧力を一定に保つこ
とができるドクター装置が提供される。

【０００６】また本発明の請求項２に係るドクター装置
は、請求項１に係るドクター装置において、ドクターブ
レードの刃先の撓み量を検出する撓み検出手段と、前記
撓み量が所定の設定撓み量となるように、前記ドクター
加圧手段によるドクターブレードの加圧を操作する撓み
制御手段とを具備するようにしたものである。本発明に
よれば、撓み検出手段によりドクターブレードの刃先の
撓み量が検出され、撓み制御手段によりドクター加圧手
段が操作され、操作されたドクターブレードの加圧によ
って撓み量が所定の設定撓み量とされる。したがって、
新品のドクターブレードであっても、摩耗の進行したド
クターブレードであっても、版面に対するドクターブレ
ードの圧力をより高い精度で一定に保つことができるド
クター装置が提供される。

【０００７】また本発明の請求項３に係るドクター装置
は、請求項１または２に係るドクター装置において、前
記ドクターブレードの刃先荷重を撓み量に変換する荷重
撓み量変換手段を具備するようにしたものである。本発
明によれば、荷重撓み量変換手段によりドクターブレー
ドの刃先荷重と撓み量との変換が行なわれる。したがっ
て、ドクター装置の設定における一般的な設定パラメー
タである刃先荷重によってドクター条件管理を行なうこ
とができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明について実施の形態
を説明する。本発明のドクター装置における構成の一例
を図１に示す。また、そのドクター装置における機能、
動作をブロック図として図２に示す。図１、図２におい
て、１はドクターブレード、２は歪みゲージ、３は歪量
出力器、４はドクターホルダー、５はドクター架台、６
は旋回軸、７はエアーシリンダー、８は圧力調節器、９
は加圧力コントローラ、１０は設定器、１１昇降用ラッ
ク、１２は昇降駆動ギア、１３は昇降モータ、１４は昇
降用コントローラ、１００は版胴である。

【０００９】ドクターブレード１は、薄い板状の刃であ
り、たとえば、弾力性と強靭性を有する鋼が用いられ、
その厚さは１５０μｍ程度である。ドクター装置におけ
るその役割は、前述したように、グラビア印刷の版胴表
面に付着した余剰インキを掻き落とすことである。本発
明においては、ドクターブレード１の刃先近くに、すく
なくとも１個所に歪みゲージ２を貼り付けてある。

【００１０】歪みゲージ２は、電気抵抗体に歪みを与え
たときに、その電気抵抗体の抵抗値が変化する物理現象
を応用して、歪み測定を行なうために使用するものであ
る。電気抵抗体としては、金属箔、抵抗細線、半導体素
子、アモルファス細線、等が使用される。ドクターブレ
ード１が撓むときには、表面と裏面の中央は伸び縮みが
ないが、撓む方向によって表面が伸びるときには裏面が
縮み裏面が伸びるときには表面が縮む。歪みゲージをド
クターブレード１の表面に貼り付けると、その表面の伸
び縮みによって歪みゲージも伸び縮みする。これによっ
て、歪みゲージの抵抗値が変化し、ドクターブレード１
の撓み量を測定することができる。

【００１１】なお、歪ゲージ２の抵抗値の変化は直接的
には歪量（の変化）を表すが、その使用条件を考慮すれ
ばドクターブレード１の刃先の変位を表してもいる。し
たがって、ここでは、歪量、変位を含めたドクターブレ
ード１の変形量を撓み量と呼ぶ。歪量と変位との区別を
明確化する必要があるときには、歪量または変位を用い
る。

【００１２】歪量出力器３は歪みゲージ２の抵抗値を電
圧に変換するための増幅器である。歪量出力器３にはゼ
ロ・ゲイン調整のための機構が備わっている。歪量出力
器３は、通常は、抵抗体４つから成るブリッジ回路の抵
抗体の１つとしてブリッジ回路に組み込んで用いられ
る。たとえば、ゼロは、そのブリッジ回路における歪み
ゲージ以外の他の３つの抵抗体の抵抗値の１つ、または
いくつかを調整し平衡条件（出力電圧がゼロ）とするこ
とにより行なわれる。このゼロの調整は、ドクターブレ
ード１の刃先が版胴の表面に触れていない状態で行なわ
れる。

【００１３】また、ゲインは、歪量出力器３の増幅率
（ゲイン）を変化させ、歪量出力器３の出力電圧が、所
定の条件下で所定の電圧値となるように調整が行なわれ
る。ここで所定の条件下とは、ドクターブレード１の刃
先を版胴の表面に所定のドクター角度で接圧した状態で
ある。所定の角度とは、印刷が行なわれるときの基準と
なるドクター角度である。所定の電圧値とは、１Ｖ（vo
lt）、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、等の切りの良い電圧値であ
る。

【００１４】ドクターホルダー４は、一般的な形態とし
ては、重ね合わせてボルト止めを行なえる２枚の金属製
（鋼材）のプレートから構成される。その２枚のプレー
トでドクターブレード１を挟んでボルト止めを行うこと
により、ドクターホルダー４は、ドクターブレード１を
保持する。

【００１５】ドクター架台５は、ドクターホルダー４と
それに保持されているドクターブレード１を保持する架
台である。ドクター架台５は、旋回軸６の回りに旋回可
能に支持されている、この旋回により、ドクター架台５
は、ドクターブレード１を版胴１００の表面に接圧する
着位置と、ドクターブレード１を版胴１００の表面から
離す脱位置の状態をとることができる。旋回軸６は、版
胴１００の回転軸と平行な旋回軸を有する。旋回軸６
は、前述のように、ドクター架台を旋回可能に支持す
る。

【００１６】エアーシリンダー７は、旋回軸６を旋回さ
せるとともに回転モーメントを付与するためのエアーシ
リンダーである。たとえば、エアーシリンダー７のロッ
ドは旋回軸６に取付けられたアームの先端付近に連結し
ている。そして、ロッドを出し入れすることによりを旋
回軸６を旋回させ、ドクターブレード１を脱位置または
着位置とする。また着位置においてロッドによりアーム
の先端付近を押圧することによって回転モーメントが付
与される。この回転モーメントによって、ドクターブレ
ード１の版胴１００に対する接圧が決まる。

【００１７】圧力調節器８は、エアーシリンダー７に供
給するエアー圧を調節する調節器である。圧力調節器８
としては、電空変換器を使用することができる。電空変
換器は、入力側の高圧エアーを入力電圧に応じて決まる
出力側の低圧エアーにエアー圧を変換する。この圧力調
節器８によって、ドクターブレード１の版胴１００に対
する接圧を、所定の設定値となるように調節することが
できる。

【００１８】加圧力コントローラ９は、歪量出力器３が
出力する電圧値が所定の設定電圧値となるように圧力調
節器８を操作する制御器である。言い換えると、ドクタ
ーブレード１の撓み量が所定の撓み量となるように、エ
アーシリンダー７によるドクターブレード１の加圧を操
作する制御器である。

【００１９】設定器１０は、エアーシリンダー７による
ドクターブレード１の加圧の設定値である設定加圧値を
オペレータが入力する部分である。設定加圧値は、直接
的には、エアーシリンダー７に供給するエアーの圧力
（エアー圧）を意味する。しかし、歪みゲージ２が検出
する歪量や一般的に用いられる刃先荷重との対応関係が
あり、相互に変換することができる。したがって、設定
器１０において、オペレータが設定する設定値は、エア
ー圧、歪量、刃先荷重のいずれかであってもよい。

【００２０】昇降用ラック１１は、旋回軸６を上昇また
は下降して所定の位置とするためのラックである。ラッ
クは１つの面に同じ形状の歯を等間隔に有する平らな板
またはまっすぐな棒である。昇降用ラック１１は、旋回
軸６との連結部を有するラックである。図１に示すよう
に、昇降用ラック１１によって旋回軸６を上昇させると
版胴１００と旋回軸６との距離が離れて行き、ドクター
ブレード１と版胴１００の表面（版面）との接触角度が
大きくなる（立ってくる）。反対に、下降させると版胴
１００と旋回軸６との距離が近づいて行き、ドクターブ
レード１と版胴１００の表面（版面）との接触角度が小
さくなる（寝てくる）。

【００２１】昇降駆動ギア１２は、回転運動と直線運動
との間で変換を行なうラック＆ピニオン機構におけるピ
ニオン（平歯車）である。昇降駆動ギア１２の回転運動
によって、昇降用ラック１１は旋回軸６を上昇または下
降する。昇降モータ１３は、減速機、等の伝達機構を介
して昇降駆動ギア１２を回転駆動するモータである。昇
降モータ１３としては、制御可能なモータが用いられ
る。

【００２２】昇降用コントローラ１４は、昇降モータ１
３の回転を制御する制御器である。たとえば、昇降用コ
ントローラ１４は、所定の周期、所定の回転量で昇降モ
ータ１３が往復回転を行なうように制御する。この制御
によって、ドクター架台５の旋回軸６は周期的に上昇下
降することができる。

【００２３】上述の構成において、次に、本発明のドク
ター装置についてその機能、動作を図１、図２を参照し
て説明する。図１には、エアーシリンダー７が旋回軸６
を旋回させることによりドクターブレード１の刃先が版
胴１００に接圧する着位置となっている状態が示されて
いる。勿論、印刷が行なわれるのはこの着位置において
であり、この状態はエアーシリンダー７によるドクター
加圧状態である。このドクター加圧状態において、ドク
ターブレード１の刃先は撓んでいる。歪みゲージ２は、
この刃先の撓み量をその抵抗値として検出し、歪量出力
器３はその抵抗値を電圧値に変換して出力する。

【００２４】また、このドクター加圧状態において、昇
降モータ１３を操作すると、昇降用ラック１１に連結す
るドクター架台５の旋回軸６は上昇または下降する。ド
クター架台５はドクターホルダーを保持し、ドクターホ
ルダー５はドクターブレード１を保持するから、旋回軸
６が上昇または下降すると、ドクターブレード１の刃先
が版胴１００の表面を滑るように周面の円弧に沿って移
動する。そのときドクター架台８は旋回軸９において旋
回する。その結果、ドクターブレード１の刃先と版胴１
００の表面とが成す接触角度は変化する。

【００２５】次に、上述のドクター加圧状態におけるド
クター装置が行なう動作（その１）として、ドクター架
台５の旋回軸６を周期的に上昇下降させ、版面に対する
ドクターブレードの接触面積、圧力を一定に保つ動作に
ついて説明する。すでに説明しているように、この上昇
下降させる動作は、昇降用コントローラ１４、昇降モー
タ１３、昇降駆動ギア１２、昇降用ラック１１によって
行なわれ、これらによって上下移動手段が構成される。

【００２６】昇降用コントローラ１４は、所定の周期、
所定の回転量で昇降モータ１３を往復回転するための制
御出力を行なう。この制御出力を入力して昇降モータ１
３が往復回転し、減速機構、等の伝達機構を介して昇降
駆動ギア１２が往復回転する。そして、その往復回転が
昇降用ラック１１に伝達されて往復直線運動に変換され
る。昇降用ラック１１の往復直線運動は、それに連結す
るドクター架台５の旋回軸６を上昇下降させる。勿論、
この上昇下降における周期は制御出力の所定の周期であ
り、その振幅（ストローク）は制御出力の所定の回転量
によって決まる。

【００２７】上述のドクター装置の動作においては、ド
クターブレード１が加圧され版胴１００に接触したまま
の状態でドクター架台５の旋回軸６が周期的に上昇下降
される。したがって、版面に対するドクターブレード１
の接触角度が周期的に変化されることとなる。この変化
によりドクターブレード１の刃先における摩耗の進行方
向が変化し接触面積の一方的な増大が回避される。した
がって、新品のドクターブレードであっても、摩耗の進
行したドクターブレードであっても、版面に対するドク
ターブレードの接触面積、圧力を一定に保つことができ
る。この作用効果を得るためには、その上昇下降の周期
として、たとえば、版胴が数回転〜数百回転に対して１
往復するような周期を設定することが好ましい。

【００２８】次に、上述のドクター加圧状態におけるド
クター装置が行なう動作（その２）として、ドクターブ
レード１の撓み量を所定の設定撓み量に保持するための
制御について説明する。この制御は、加圧力コントロー
ラ９によって行なわれる。加圧力コントローラ９は撓み
制御手段である。ドクターブレード１の撓み量は歪みゲ
ージ２の抵抗値に変換され、その抵抗値は歪量出力器３
によって電圧値に変換される。撓み検出手段は、これら
歪みゲージ２と歪量出力器３から成る。加圧力コントロ
ーラ９は、その電圧値として撓み量を入力する。また、
設定器１０において設定が行なわれた設定撓み量を入力
する。

【００２９】加圧力コントローラ９は、その検出した撓
み量がその設定撓み量となるように、たとえばＰＩＤ制
御方式であれば、制御偏差に比例・積分・微分の各演算
を行なって制御出力を行なう。その制御出力を入力し
て、圧力調節器８、エアーシリンダー７、等から成るド
クター加圧手段は、旋回軸６に回転モーメントを作用さ
せ、ドクター架台５を旋回させ、ドクターホルダー４を
旋回させ、版胴１００に接圧するドクターブレード１を
加圧する操作を行なう。この操作が行なわれると、ドク
ターホルダー４の撓み量が変化するが、その変化した撓
み量を撓み検出手段が検出し加圧力コントローラ９にフ
ィードバックする。このフィードバック制御システムに
よってドクターブレード１の撓み量が所定の設定撓み量
に保持される。

【００３０】以上の説明において、設定、演算、制御、
補正、等において、撓み量が適用されたが、ドクター装
置の設定におけるパラメータとしては、「撓み量」すな
わち「歪量」または「変位」が用いられることは希であ
り、一般的には、ドクターブレードの「刃先荷重」が用
いられる。次に、本発明のドクター装置が行なう動作
（その３）として、刃先荷重と撓み量を変換する処理に
ついて説明する。この変換は、荷重撓み量変換手段によ
って行なわれる。荷重撓み量変換手段は、たとえば、設
定器１４において設定撓み量を設定する代りに刃先荷重
を設定すれば、その刃先荷重を撓み量に変換する処理を
行なう。すなわち、刃先荷重を設定すれば、撓み量を設
定したことになる。

【００３１】歪みゲージ２によって検出される歪量εと
荷重Ｐとの関係式および説明図を図４に示す。図４に示
すように、Ｌを歪量測定位置と荷重点との距離、Ｅを梁
（ドクターブレードに相当する）のヤング率、ｂを梁の
幅、ｈを梁の厚みとすると、ε＝６ＰＬ／Ｅｂｈ²、Ｐ
＝（Ｅｂｈ²／６Ｌ）×ε、である。

【００３２】また、ドクターブレード１の刃先の変位δ
と荷重Ｐとの関係式および説明図を図５に示す。図５に
示すように、Ｅを梁（ドクターブレードに相当する）の
ヤング率、Ｌを片持ち梁の長さ、ｂを梁の幅、ｈを梁の
厚みとすると、δ＝４ＰＬ³／Ｅｂｈ³である。

【００３３】また、加圧前後のドクターブレード１の状
態を図６に示す。図４、図５、図６から明らかなよう
に、ドクターブレード１の歪量または変位を検出するこ
とで荷重Ｐが判る。また、逆に、荷重Ｐが決まれば、ド
クターブレード１の歪量または変位が決まる。

【００３４】以上、本発明について実施の形態により説
明を行なったが、本発明はこれに限定されるものではな
く様々な形態で実施することができる。たとえば、実施
の形態では歪みゲージを用いてドクターブレード１の歪
量を検出したが、非接触変位センサ、等を用いてドクタ
ーブレード１の変位を検出する形態とすることができ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上のとおりであるから、請求項１に係
る本発明のドクター装置によれば、新品のドクターブレ
ードであっても、摩耗の進行したドクターブレードであ
っても、版面に対するドクターブレードの接触面積、圧
力を一定に保つことができるドクター装置が提供され
る。これにより、ドクターブレードによるインキの掻き
落としを安定とし、印刷品質を安定とすることができ
る。また、新品のドクターブレードを版面になじませる
作業を不要とすることができるため、切替時間を短縮す
ることができる。また本発明の請求項２に係るドクター
装置によれば、新品のドクターブレードであっても、摩
耗の進行したドクターブレードであっても、版面に対す
るドクターブレードの圧力をより高い精度で一定に保つ
ことができる。また本発明の請求項３に係るドクター装
置によれば、ドクター装置の設定における一般的な設定
パラメータである刃先荷重によってドクター条件管理を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のドクター装置における構成の一例を示
す図である。

【図２】本発明のドクター装置における機能、動作を示
すブロック図である。

【図３】従来のドクター装置における構成の一例を示す
図である。

【図４】歪みゲージによって検出される歪量εと荷重Ｐ
との関係式および説明図である。

【図５】ドクターブレードの刃先の変位δと荷重Ｐとの
関係式および説明図である。

【図６】加圧前後のドクターブレードの状態を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ ドクターブレード ２ 歪みゲージ ３ 歪量出力器 ４ ドクターホルダー ５ ドクター架台 ６ 旋回軸 ７ エアーシリンダー ８ 圧力調節器 ９ 加圧力コントローラ １０ 設定器 １１ 昇降用ラック １２ 昇降駆動ギア １３ 昇降モータ １４ 昇降用コントローラ １００ 版胴

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】版胴に接触するドクターブレードを加圧す
   るドクター加圧手段と、 ドクター架台の旋回軸を周期的に上昇下降する上下移動
   手段と、 を具備することを特徴とするドクター装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のドクター装置において、ド
   クターブレードの刃先の撓み量を検出する撓み検出手段
   と、 前記撓み量が所定の設定撓み量となるように、前記ドク
   ター加圧手段によるドクターブレードの加圧を操作する
   撓み制御手段と、 を具備することを特徴とするドクター装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載のドクター装置にお
   いて、前記ドクターブレードの刃先荷重を撓み量に変換
   する荷重撓み量変換手段を具備することを特徴とするド
   クター装置。