JP2005034733A - グラビア塗布装置およびグラビア塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 グラビアロールに対するドクターブレードの配置を簡単にかつ高い精度で調整する。
【解決手段】 フレーム１と、このフレーム１に回転可能に支持されたグラビアロール１２と、このグラビアロール１２に塗布液を供給する塗布液貯留部１４と、先端縁がグラビアロール１２の外周面に接触させられて余剰の塗布液を掻き落とすドクターブレード４３とを備えている。ドクターブレード４３は、その先端縁がグラビアロール１２に対して接近離間するようにブレードホルダ４によって傾動可能に支持され、ブレードホルダ４は、フレーム１に対して水平方向に接近離間可能なブレード基台２に支持されている。フレーム１の両端部には、フレーム１とブレード基台２の相対距離を測定するダイヤルゲージ２４と、ブレード基台２をフレーム１に対して接近離間させるボルト２３が設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、グラビア塗布装置に係り、特に、グラビアロールから余剰の塗布液を掻き落とすブレードの位置決め精度を向上させる技術に関する。

従来、グラビア塗装においては、塗布液貯留部の中で回転駆動グラビアロールの表面に塗布液を供給し、グラビアロールの表面に押し当てたドクターブレードによってグラビアロール表面の余剰塗布液を掻き落とした後、グラビアロールの外周面に接触しながら送られるフィルムベースに塗布液を転写するようにしている。ここで、ドクターブレードは、グラビアロールに対して接近離間可能なブレード基台に支持され、グラビアロールを支持するロール基台にブレード基台を当接させてドクターブレードの位置決めが行われるようになっている。

ところで、ドクターブレードを通過した後のグラビアロールの外周面には、塗布液が均一に付着していることが求められ、そのために、ドクターブレードはグラビアロールに対して高い平行度で再現性良く配置されなければならない。ところが、グラビアロールの幅は有効部分だけでも３００ｍｍ以上、通常は３００〜２０００ｍｍであり、グラビア塗布装置自体の製造および組付精度は±１ｍｍ程度が限界であった。このため、塗布厚さ、厚さの左右バランスについては、ドクターブレードの前後位置を変えることにより、グラビアロールとドクターブレード間の平行、ドクターブレードのグラビアロールへの当たり角度を微調整している。しかしながら、そのような調整を実現するための構成は、前後調整ネジの回転数による調整機構であって、絶対位置は分からないため、フィルムベースへの塗布液の厚さを測定しながら、そのデータをもとにおおよその見当でブレード基台の位置を調整しているのが現状であり、歩留まりが悪く、最適位置を見つける調整作業に熟練と長時間を要するという問題があり、また、再現性がないため一工程ごとに調整しなければならなかった。
さらに、ドクターブレードの当り角度は、塗布厚さの幅方向ばらつきに大きく影響するが、たとえ前後位置を確かに合わせても、押込圧力やドクターブレードの刃先削れ角によっても変化するため、塗布厚さのばらつきを抑えたり再現性を得るには、より精度良く測定する必要がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、特にロール径が２０〜５０ｍｍのような小径の場合でも、グラビアロールに対するドクターブレードの配置を簡単にかつ高い精度で調整することができるグラビア塗布装置とグラビア塗布方法を提供することを目的としている。

本発明のグラビア塗布装置は、ロール基台と、このロール基台に回転可能に支持されたロールと、このロールに塗布液を供給する塗布供給手段と、先端縁がロールの外周面に接触させられて余剰の塗布液を掻き落とすブレードとを備え、ブレードは、その先端縁がロールに対して接近離間するようにブレードホルダによって傾動可能に支持され、ブレードホルダは、ロール基台に対して水平方向に接近離間可能なブレード基台に支持されたグラビア塗布装置において、ロール基台およびブレード基台の少なくとも一方の両端部に、両者の相対距離を測定する水平方向測定手段と、両者の離間距離を調整する調整手段とを設けたことを特徴としている。

上記構成のグラビア塗布装置にあっては、ロール基台およびブレード基台どうしの相対距離が水平方向測定手段によって測定されるから、その測定結果に基づいて調整手段によって両者の離間距離を調整することができる。したがって、ロールに対してブレードを高い平行度で配置することができ、しかも、その調整作業は、ロールの両側に配置された水平方向測定手段の表示を見ながら調整手段を操作するだけであるので、簡単に行うことができる。なお、水平方向測定手段としては、接触式ではダイヤルゲージやリニアスケール、非接触式では静電容量式、渦電流式、レーザ式、音波式などが挙げられ、その精度は５００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下、特に５０μｍ以下であることが好適である。また、調整手段としては、ブレード基台にネジを螺合させるとともに、ブレード基台から突出したネジの先端がロール基台を押圧するような構成が簡便である。その際、ブレード基台は、エアシリンダなどによってロール基台側へ付勢すると好適である。

ここで、ロール基台およびブレード基台の少なくとも一方に、ブレードホルダの先端縁の傾動方向に配置されて同先端縁までの相対距離を測定する傾斜方向測定手段を設けるとさらに好適である。一般に、ブレードは、所定の押圧力でロールの外周面に接触させられるので、ロールの軸線方向から見て撓んだ状態で使用される。上記のような態様によれば、傾斜方向測定手段によってブレードホルダの先端縁までの相対距離を測定することにより、ブレードの撓み量を管理することができ、これにより、ロールを押圧する押圧力を管理することができる。したがって、ロールの外周面への塗布液の付着量をさらに厳密に調整することができる。

また、ロール基台およびブレード基台の両端部どうしの間に挟んで両者の基準位置を設定する基準ブロックを備えると好適である。すなわち、ロール基台およびブレード基台の両端部どうしの間に基準ブロックを挟むことにより、ロール基台に対するブレード基台の正確な位置が設定されるようにする。これにより、水平方向測定手段に狂いが生じた場合であっても、ブレード基台を正確に位置決めすることができる。なお、基準ブロックは、ロール基台に対するブレード基台の平行度を出すためにのみ用いることもできる。つまり、基準ブロックを水平方向測定手段のゼロ点設定に用い、その後ブレード基台を水平方向に移動させて水平方向測定手段を見ながら位置決めする。なお、基準ブロックによるブレード基台の位置決めまたは水平方向測定手段のゼロ点設定は、グラビア塗布の作業を開始する毎に行うと好適である。

次に、本発明のグラビア塗布方法は、ロールに塗布液を供給し、ロールの外周面にブレードを接触させて余剰の塗布液を掻き落としながら塗布液をフィルムベースに転写するグラビア塗布方法において、ブレードを、その先端縁がロールに対して接近離間するようにブレードホルダによって傾動可能に支持し、ブレードホルダの先端縁の傾動方向に配置された傾斜方向測定手段によって先端縁までの相対距離を測定し、この測定の結果に基づいてブレードの位置を決定し、ブレードの先端縁をグラビアロールの外周面に当接させた後、フィルムベースへの塗布液の転写を開始することを特徴としている。

上記のようなグラビア塗布方法では、傾斜方向測定手段の測定結果によって、ブレードが撓んでロールの外周面に押圧力が与えられたことを確認することができる。つまり、黙視では視認が困難なブレードの僅かな撓みも確認することができるので、ロールの外周面への塗布液の付着量を正確に調整することができる。

一般に、ロールは長尺であるため、その中間部は自重で下方へ向けて撓んでいる。したがって、そのような状態でも、ブレードの先端縁をロールの外周面に均一に押圧する必要が生じる。そこで、傾斜方向測定手段をロールの両端部およびほぼ中央部に配置し、各傾斜方向測定手段の測定結果に基づき、ロールの中間部が下方へ向けて撓むのに対応させて前記ブレードを下方へ撓ませることが望ましい。

本発明によれば、ロール基台およびブレード基台の少なくとも一方の両端部に、両者の相対距離を測定する水平方向測定手段と、両者の離間距離を調整する調整手段とを設けているから、ロールに対するブレードの配置を簡単にかつ高い精度で調整することができる等の効果が得られる。このような効果は、２０〜２００ｍｍ径、特に２０〜５０ｍｍ径のグラビアロールの場合に顕著であるが、ロール径が２０〜５００ｍｍ程度のグラビア方式全般に適用することができる。

１．実施形態の構成
以下、本発明の好適な実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。図１は実施形態のグラビア塗布装置の正面図、図２は平面図、図３は側面図である。なお、以下の説明において方向を示す用語を用いる場合には、図１において紙面と直交して向かった方向を前方とし、その方向を基準として後方および左右方向を示すものとする。これらの図において符号１は実施形態のグラビア塗布装置の本体を構成するフレーム（ロール基台）である。フレーム１は、その両端部に脚部１０を有する門型構造をなしている。脚部１０には、支持プレート１１が立設され、支持プレート１１に取り付けた軸受によってグラビアロール（ロール）１２が回転自在に支持されている。図１においてグラビアロール１２の右端部には、カップリング１３が取り付けられ、カップリング１３には図示しない駆動モータおよび減速機構からの回転力が伝達される。なお、本発明においてグラビアロールの幅および径は、特に限定されないが、幅は３００ｍｍ以上、特に３００〜２０００ｍｍ程度のものが好ましく、また、径は２０ｍｍ以上のものが適宜使用され、なかでも２０〜２００ｍｍが好ましく、特に２０〜５０ｍｍの小径のものが好適である。また、グラビア塗布装置のスピードは、５〜１００ｍ／分程度である。

グラビアロール１２の下半部は、塗布液貯留部（塗布液供給手段）１４に設けられた溝に収容されている。塗布液貯留部１４には、ポンプ等を備えた塗布液供給機構から塗布液が供給され、供給された塗布液は、塗布液貯留部１４に設けられた溝とグラビアロール１２との間の空間に浸出する。これによって、塗布液は、グラビアロール１２の外周面に付着して移送される。

図において符号２はブレード基台である。ブレード基台２の両端部には、上下方向に延在する垂直プレート２０が取り付けられ、垂直プレート２０の上端部には、平面視で略Ｌ字状をなして前方へ突出する水平プレート２２が取り付けられている。この水平プレート２２は、ガードレール上に乗っており、エアシリンダ（それぞれ図示略）により、前後に移動させることができる。

水平プレート２２には、前方へ突出するボルト（調整手段）２３が螺合されている。ボルト２３の先端は、支持プレート１１の後端面に当接させられている。また、水平プレート２２の下面には、伸縮する測定子２４ａを前方へ向けたダイヤルゲージ（水平方向測定手段）２４が取り付けられている。測定子２４ａの先端は、支持プレート１１の後端面に当接させられている。

ブレード基台２には、複数のステージ３が設けられている。以下、ステージ３に備えられた構成について、主として図３および図４を参照して説明する。ステージ３の上面には、台座３０が取り付けられている。台座３０には、ブレードホルダ４が軸３１によって回動自在に支持されている。ブレードホルダ４は、軸３１によって支持された支持部４０と、左右方向に延在して支持部４０どうしを連結する把持部４１と、支持部４０の上面から後端側へ伸びる操作部４２とからなっている。把持部４１は、その前端部の上半部が他と分離され、そこにドクターブレード（ブレード）４３を把持している。ドクターブレード４３は、ステンレス鋼などの金属板からなり、その先端縁はグラビアロール１２に押圧されている。

ステージ３の上面には、ピストンシリンダ３２のピストン３２ａがブラケット３３に設けた軸３４によって回動可能に取り付けられている。ピストンシリンダ３２の上端面には、取付軸３２ｂが設けられており、この取付軸３２ｂは、ピストンシリンダ３２を回動させることによって、ブレードホルダ４の操作部４２に形成された凹部４２ａに係合している。この構成のもとに、ピストンシリンダ３２のピストン３２ａを伸縮させることでブレードホルダ４が軸３１を中心に傾動するようになっている。

次に、フレーム１の支持プレート１１には、左右方向に伸びるブラケット１７が取り付けられ、ブラケット１７の端部には、ダイヤルゲージ（傾斜方向測定手段）１８が取り付けられている。ダイヤルゲージ１８の伸縮自在な測定子１８ａは、ブレードホルダ４の前端縁の下面に押圧されている。なお、図４において符号５０はロールであり、図示しないリールから巻き出されたフィルムベースＢは、ロール５０により導かれ、アイドルロール５１，５２によってグラビアロール１２に接触させられて塗布液が転写された後、ロール５３より乾燥パートへ送られる。

２．実施形態の動作
次に、上記構成のグラビア塗布装置の動作について説明する。
先ず、グラビア塗布を開始する前に、ダイヤルゲージ２４の目盛を読み、その値が予め設定された値か否かを確認する。そして、目盛の値が設定値から外れている場合には、ボルト２３を回転させて調整する。ここで、ブレード基台２はエアシリンダによりフレーム１へ向けて付勢されているから、ボルト２３の先端はフレーム１の支持プレート１１に押圧されている。したがって、ボルト２３を後退させると、その分だけブレード基台２の端部はフレーム１側へ移動する。これにより、ダイヤルゲージ２４の測定子２４ａが押し込まれ、その目盛の値が増加する。逆に、ボルト２３を突出させると、ブレード基台２の端部はエアシリンダの付勢力に抗して後退する。これにより、ダイヤルゲージ２４の測定子２４ａが突出し、その目盛の値が減少する。

以上のようにしてダイヤルゲージ２４の目盛を設定値に合わせることにより、グラビアロール１２に対するドクターブレード４３の水平方向の位置決めが完了する。ここで、ダイヤルゲージ２４の位置ずれなどによって目盛が狂うことがある。そのような場合には、ブレード基台２の垂直プレート２０とフレーム１の支持プレート１１との間（例えば、図３および図４において符号Ｐで示す場所）に、基準ブロックを配置する。その際、ボルト２３を突出させて垂直プレート２０と支持プレート１１の間隔を大きくし、上記した場所に基準ブロックを載置してボルト２３を後退させる。これにより、エアシリンダの付勢力で基準ブロックが垂直プレート２０と支持プレート１１の間で挟まれ、グラビアロール１２に対してドクターブレード４３が水平方向において位置決めされる。そして、この状態でダイヤルゲージ２４の目盛をゼロに合わせる。次いで、ブレード基台２を後退させ、垂直プレート２０と支持プレート１１の間から基準ブロックを取り出す。その後は、上記と同じ手順でダイヤルゲージ２４の目盛をゼロに合わせれば良い。なお、基準ブロックを上記の位置に配置したままにしても良い。

上記のような操作が行われている間は、ドクターブレード４３が水平方向に移動するから、グラビアロール１２の外周面を傷付けないためにドクターブレード４３を上方へ回動させておく。そして、ドクターブレード４３の水平方向の位置決めが完了したら、ピストンシリンダ３２を加圧してピストン３２ａを突出させる。これにより、ブレードホルダ４の前端部が下方へ向けて回動し、ドクターブレード４３の先端縁がグラビアロール１２の外周面に当接する。その後、図５（Ａ）に示すように、ドクターブレード４３が撓んだ状態で停止する。

次いで、ダイヤルゲージ１８の目盛を読み、その値が予め設定された値か否かを確認する。そして、目盛の値が設定値から外れている場合には、ピストンシリンダ３２の圧力を増減する。ピストンシリンダ３２の圧力を増加させると、ブレードホルダ４の前端部が下方へ向けて回動し、これにより、ダイヤルゲージ１８の測定子１８ａが押し込まれ、その目盛の値が増加する。逆に、ピストンシリンダ３２の圧力を減少させると、ブレードホルダ４の前端部が上方へ向けて回動し、これにより、ダイヤルゲージ１８の測定子１８ａが突出し、その目盛の値が減少する。

以上のようにしてダイヤルゲージ１８の目盛を設定値に合わせることにより、グラビアロール１２に対するドクターブレード４３の傾斜方向の位置決めが完了する。次いで、グラビアロール１２を回転させて表面に付着させた塗布液を移送する。グラビアロール１２に付着した余剰の塗布液は、ドクターブレード４３に掻き落とされ、残った塗布液はロール５０により送られてくるフィルムベースＢに転写される。

上記構成のグラビア塗布装置にあっては、フレーム１およびブレード基台２どうしの相対距離がダイヤルゲージ２４によって測定されるから、その測定結果に基づいてボルト２３によって両者の離間距離を調整することができる。したがって、グラビアロール１２に対してドクターブレード４３を高い平行度で配置することができる。しかも、その調整作業は、グラビアロール４３の両側に配置されたダイヤルゲージ２４の目盛を見ながらボルト２３を回転させるだけであるので、簡単に行うことができる。

特に、上記実施形態では、ブレードホルダ４の傾斜方向の位置を測定するダイヤルゲージ１８を備えているから、ブレードホルダ４の先端縁までの距離を測定することにより、ドクターブレード１２の撓み量を管理することができる。これにより、グラビアロール１２を押圧する押圧力を管理することができるので、グラビアロール１２の外周面への塗布液の付着量をさらに厳密に調整することができる。さらに、上記実施形態では、基準ブロックを備えているので、ダイヤルゲージ２４の目盛に狂いが生じた場合であっても、ブレード基台２を正確に位置決めすることができる。

また、上記のようなグラビア塗布方法では、ダイヤルゲージ１８の目盛を読んでドクターブレード４３が撓んでグラビアロール１２の外周面に押圧力が与えられたことを確認することができるので、黙視では視認が困難なブレードの僅かな撓みも確認することができ、ロールの外周面への塗布液の付着量を正確に調整することができる。

３．変更例
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように種々の変更が可能である。
(1)ブレードホルダ４の傾斜方向の位置を測定するダイヤルゲージ１８をグラビアロール１２の両端位置のみに配置しているが、中央の位置にも配置することができる。この場合、塗布液貯留部１４に切欠を設けてダイヤルゲージを配置するスペースを確保する。一般に、グラビアロール１２は長尺であるため、その中間部は、図５（Ｂ）に示すように、自重で下方へ向けて撓んでいる。上記のような態様では、各ダイヤルゲージの目盛りの値に基づき、ピストンシリンダ３２の圧力を個別に調整することにより、グラビアロール１２の中間部が下方へ向けて撓むのに対応させてドクターブレード４３を下方へ撓ませるとことができる。
(2)ブレード基台２を水平方向に移動させる構成としてボルト２３を用いているが、これに限らず任意のものを用いることができる。たとえば、垂直プレート２０と支持プレート１１の間に楔状の部材を上下方向から差し込むように構成することもできる。
(3)測定手段としては、ダイヤルゲージの他にもたとえばリニアスケールなど任意のものを用いることができ、配置についてもロールの幅方向に数点以上設置することで、幅方向のプロファイルを確認することができ、精度をより向上させることができる。

本発明の実施形態のグラビア塗布装置を示す正面図である。 本発明の実施形態のグラビア塗布装置を示す平面図である。 本発明の実施形態のグラビア塗布装置を示す側面図である。 本発明の実施形態のグラビア塗布装置を示す一部破砕側面図である。 （Ａ）はドクターブレードの撓みを説明するための側面図、（Ｂ）はグラビアロールの撓みを説明するための斜視図である。

符号の説明

１ フレーム（ロール基台）
２ ブレード基台
４ ブレードホルダ
１２ グラビアロール（ロール）
１４ 塗布液貯留部（塗布液供給手段）
１８ ダイヤルゲージ（傾斜方向測定手段）
２３ ボルト（調整手段）
２４ ダイヤルゲージ（水平方向測定手段）
４３ ドクターブレード（ブレード）

Claims (5)

1. ロール基台と、このロール基台に回転可能に支持されたロールと、このロールに塗布液を供給する塗布供給手段と、先端縁が上記ロールの外周面に接触させられて余剰の塗布液を掻き落とすブレードとを備え、
   上記ブレードは、その先端縁が上記ロールに対して接近離間するようにブレードホルダによって傾動可能に支持され、上記ブレードホルダは、上記ロール基台に対して水平方向に接近離間可能なブレード基台に支持されたグラビア塗布装置において、
   上記ロール基台および上記ブレード基台の少なくとも一方の両端部に、両者の相対距離を測定する水平方向測定手段と、両者の離間距離を調整する調整手段とを設けたことを特徴とするグラビア塗布装置。
2. 前記ロール基台および前記ブレード基台の少なくとも一方に、前記ブレードホルダの先端縁の傾動方向に配置されて同先端縁までの相対距離を測定する傾斜方向測定手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のグラビア塗布装置。
3. 前記ロール基台および前記ブレード基台の両端部どうしの間に挟んで両者の基準位置を設定する基準ブロックを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のグラビア塗布装置。
4. ロールに塗布液を供給し、上記ロールの外周面にブレードを接触させて余剰の塗布液を掻き落としながら塗布液をフィルムベースに転写するグラビア塗布方法において、上記ブレードを、その先端縁が上記ロールに対して接近離間するようにブレードホルダによって傾動可能に支持し、上記ブレードホルダの先端縁の傾動方向に配置された傾斜方向測定手段によって上記先端縁までの相対距離を測定し、この測定の結果に基づいて上記ブレードの位置を決定し、上記ブレードの先端縁を上記グラビアロールの外周面に当接させた後、上記フィルムベースへの塗布液の転写を開始することを特徴とするグラビア塗布方法。
5. 前記傾斜方向測定手段を前記ロールの両端部およびほぼ中央部に配置し、各傾斜方向測定手段の測定結果に基づき、上記ロールの中間部が下方へ向けて撓むのに対応させて前記ブレードを下方へ撓ませることを特徴とする請求項４に記載のグラビア塗布方法。

Images