JP2007224321A - シリンダ用メッキ方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダのサイズを問わずにブツやピット等の欠陥を生じることなくシリンダの全長に亘ってより均一な厚みの銅メッキを施すことができ、シリンダの両端部近傍が直胴部に比べて厚くメッキされるのを大幅に抑止して、事後的にメッキの厚みを均一化する研磨等の処理を不要乃至簡略化することのできるシリンダ用メッキ方法及び装置を提供する。
【解決手段】 長尺シリンダの外周表面に不溶性電極を用いてメッキを施すようにしたシリンダ用メッキ方法であって、前記不溶性電極を多数の分割電極に分割するとともに前記シリンダの長手方向の少なくとも両端部近傍に対応する前記不溶性電極部分をそれぞれ少なくとも３つの分割電極群に分割し、各分割電極群が１個以上の分割電極を有し、該分割電極群の電位を制御して該シリンダの両端部外周表面のメッキ層の厚みを調整するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、長尺状のシリンダ、例えばグラビア印刷に用いる中空円筒状のグラビアシリンダ（製版ロールとも呼ばれる）の外周表面に版面形成用の版材としてメッキ、例えば銅メッキを施すためのシリンダ用メッキ方法及び装置に関し、特には不溶性電極を分割した分割電極を用いてメッキを施しシリンダ端面における電流集中に起因するメッキ層の隆起を防止することができるようにしたシリンダ用メッキ方法及び装置に関する。なお、従来のメッキ方法においては上記した不溶性電極は不溶性陽極と称されるが、本発明においては不溶性電極を分割して分割電極としこの分割電極の電位を＋やーに調節してシリンダ端面における電流集中に起因するメッキ層の隆起を防止する構成としたので、本明細書においては従来技術における不溶性陽極は不溶性陽極と表現し、本発明の説明においては不溶性陽極に替えて不溶性電極及び分割電極という用語を使用する。

グラビア印刷では、グラビアシリンダに対し製版情報に応じた微小な凹部（セル）を形成して版面を製作し、当該セルにインキを充填して被印刷物に転写するものである。一般的なグラビアシリンダは、円筒状の鉄芯またはアルミ芯（中空ロール）を基材とし、当該基材の外周表面上に下地層や剥離層等の複数の層を形成し、その上に版面形成用の銅メッキ層（版材）を形成する。そしてこの銅メッキ層にレーザー露光装置により製版情報に応じたセルを形成し、その後グラビアシリンダの耐刷力を増すためのクロムメッキ等を施して製版（版面の製作）が完了する。

従来、グラビアシリンダの外周表面に銅メッキを施すための方法及び装置としては、可溶性陽極従来として含燐銅ボールを用いたものが広く知られており、これはグラビアシリンダの長手方向両端を一対のロールチャックで回転可能且つ通電可能に把持して、メッキ液が貯留されたメッキ槽に収容し、グラビアシリンダを回転させつつ、メッキ液中の含燐銅ボール（可溶性陽極）とグラビアシリンダ（陰極）との間に電流密度１０〜１５Ａ／ｄｍ²程度の電流を流すことにより、陰極となっているグラビアシリンダの外周表面に銅が析出して、銅メッキが行われるようにしたものである（例えば、特許文献１及び２参照）。

しかし、一般的にグラビアシリンダ用銅メッキ方法及び装置で用いられている含燐銅ボールは、燐：３５０〜７００ｐｐｍ、酸素：２〜５ｐｐｍを含有し、残りが銅及び不純物からなるものであり、不可避的に含まれる不純物のためにメッキ処理中においてアノードスラッジが発生し、これがグラビアシリンダの外周表面にブツ（微小突起）やピット（ピンホール）等の欠陥を生じさせる原因となる。半導体製造用等には高純度の含燐銅ボールもあるが、高価であるためにグラビアシリンダ用としてはコスト面から採用されていない。また、銅メッキ液中の含燐銅ボールの溶解量が多くなり過ぎて銅イオン濃度が高くなり、適切なメッキ処理ができなくなるのを防止すべく、定期的にメッキ液を抜いて希釈し、適切な銅イオン濃度に調整したり、廃液を処理したりする必要もある。さらに、グラビアシリンダの両端部近傍に電流が集中するために直胴部に比べて両端部近傍の周面が厚くメッキされてしまい、事後的な研磨等によってメッキの厚みを均一化する処理が別途必要となっている。

他方、可溶性陽極として含燐銅ボールを用いる方法以外にも、不溶性陽極を用いる銅メッキ方法が知られており、これによるグラビアシリンダ用銅メッキ方法及び装置としては、不溶性陽極として例えばチタン板の表面に酸化イリジウム等をコーティングしたものを用い、メッキ槽と銅の溶解槽とを用意して、溶解槽にて銅メッキ材料（例えば酸化銅や炭酸銅等）を溶解して、これをメッキ槽中のメッキ液に供給し、不溶性陽極と陰極をなすグラビアシリンダとの間で通電して、銅メッキを施すようにしたものがある（例えば、特許文献３参照）。

上記方法及び装置によれば、アノードスラッジの発生がないのでブツやピット等の欠陥は生じないものの、グラビアシリンダの両端部近傍の周面が厚くメッキされてしまう欠点が依然としてあった。そこで、これを解消すべく、メッキ槽内において、グラビアシリンダの下方に位置する不溶性陽極を昇降自在に構成し、種々のサイズのグラビアシリンダに応じて不溶性陽極をグラビアシリンダの下面に５ｍｍ〜３０ｍｍの間隙となるように近接せしめることにより、グラビアシリンダの両端部近傍で電流集中が生じず、グラビアシリンダの全長に亘って略均一な厚みのメッキを施すことができ、且つメッキ液の銅濃度及び硫酸濃度を自動調節可能なグラビアシリンダ用銅メッキ方法及び装置を本願出願人は提案している（特許文献４参照）。

またさらに、上記提案では、不溶性陽極を直接メッキ液中に設置しているために光沢剤やコゲ止め剤等の添加剤の消耗量が著しく多くなることや、コゲ防止のため電流密度１５〜２０Ａ／ｄｍ²程度、電圧１０〜１５Ｖ程度となるためにメッキ処理に長時間を要し電力供給コストが掛かることや、メッキ厚みの均一化が不充分であることや、不溶性陽極がグラビアシリンダの下方に位置するために視認性が悪く操作性も悪いこと等に鑑みて、中空円筒状のグラビアシリンダをその長手方向両端で把持し、銅メッキ液が満たされたメッキ槽に収容し、所定速度で回転しつつ陰極となるように通電すると共に、該メッキ槽内でグラビアシリンダの両側方にスライド自在に垂設され且つ陽極となるように通電された不溶性陽極を内設してなる一対の長尺箱状の陽極室を該グラビアシリンダの両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、グラビアシリンダの外周表面に銅メッキを施すようにしたグラビアシリンダ用銅メッキ方法及び装置を本願出願人は既に提案した（図１３、特願２００５−１５２１８７号）。図１３において、３００はグラビアシリンダ、１４はチャック手段、２０は陽極室、２４は不溶性陽極である。

上記提案によれば、グラビアシリンダのサイズを問わずにブツやピット等の欠陥を生じることなくグラビアシリンダの全長に亘って従来よりも均一な厚みの銅メッキを施すことができ、且つ銅メッキ液の自動的な濃度管理が可能であると共に、添加剤の消耗量を低減せしめ、短時間でのメッキ処理を可能とし、電力供給コストを低減させ、視認性良く取り扱い易いグラビアシリンダ用銅メッキ方法及び装置を提供することができるが、グラビアシリンダ３００の全長に亘る銅メッキの厚みの均一性という観点からは必ずしも充分なものではなく、グラビアシリンダ３００の両端部近傍（特に端部から５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の部分）において、電流が集中するために直胴部に比べて両端部近傍の周面が厚くメッキされ１５０μｍ程度の厚いメッキ層３０１Ａ（図１２の一点鎖線）が形成されてしまうという現象は依然として充分には解決されていなかった。

特公昭５７−３６９９５号公報 特開平１１−６１４８８号公報 特開２００５−２９８７６号公報 特開２００５−１３３１３９号公報

本発明者は、従来技術における上述した問題点を解決すべく鋭意研究を続けたところ不溶性電極を分割し、各分割電極の電位を調節することによって、シリンダ端部における電流集中を効果的に防止することができるという画期的な新規知見を得、本発明に到達した。

本発明は、シリンダのサイズを問わずにブツやピット等の欠陥を生じることなくシリンダの全長に亘ってより均一な厚みの銅メッキを施すことができ、且つ銅メッキ液の自動的な濃度管理が可能であると共に、添加剤の消耗量を低減せしめ、短時間でのメッキ処理を可能とし、電力供給コストを低減させ、視認性良く取り扱い易いシリンダ用メッキ方法及び装置を提供すると共に、シリンダの両端部近傍が直胴部に比べて厚くメッキされるのを大幅に抑止して、事後的にメッキの厚みを均一化する研磨等の処理を不要乃至簡略化することのできるシリンダ用メッキ方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明のシリンダ用メッキ方法は、長尺状のシリンダをその長手方向両端で把持して、メッキ液が満たされたメッキ槽に収容し、所定速度で回転しつつ陰極となるように通電すると共に、該メッキ槽内でシリンダの両側方にスライド自在に垂設され且つ所定の通電がおこなわれる不溶性電極を内設してなる一対の長尺箱状の電極室を該シリンダの両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、該シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたシリンダ用メッキ方法であって、前記不溶性電極を多数の分割電極に分割するとともに前記シリンダの長手方向の少なくとも両端部近傍に対応する前記不溶性電極部分をそれぞれ少なくとも３つの分割電極群に分割し、各分割電極群が１個以上の分割電極を有し、該分割電極群の電位を制御して該シリンダの両端部外周表面のメッキ層の厚みを調整するようにしたことを特徴とする。

本発明のシリンダ用メッキ装置は、メッキ液が満たされるメッキ槽と、長尺状のシリンダを回転可能且つ通電可能に長手方向両端を把持して該メッキ槽に収容するチャック手段と、該メッキ槽内でシリンダの両側方にスライド自在に垂設され且つ所定の通電が行われる不溶性電極を内設してなる一対の長尺箱状の電極室とを備え、該電極室を該シリンダの両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、該シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたシリンダ用メッキ装置であって、前記不溶性電極を多数の分割電極に分割するとともに前記シリンダの長手方向の少なくとも両端部近傍に対応する前記不溶性電極部分をそれぞれ少なくとも３つの分割電極群に分割し、各分割電極群が１個以上の分割電極を有し、該分割電極群の電位を制御して該シリンダの両端部外周表面のメッキ層の厚みを調整するようにしたことを特徴とする。

これにより、ブツやピット等の欠陥を生じることなく、あらゆるサイズのシリンダに対応でき、添加剤の消耗量の低減が図られ、メッキ処理に要する時間の短縮や電力供給コストを図ることができ、電極室がシリンダの両側方に位置するので、視認性や操作性にも優れた態様となると共に、不溶性電極を分割した分割電極を用いることにより、シリンダの両端部近傍が直胴部に比べて厚くメッキされるのを大幅に抑止可能となり、事後的にメッキの厚みを均一化する研磨等の処理を不要乃至簡略化することができるようになる。

前記３つの分割電極群が、前記シリンダの長手方向両端部及びその近傍に対応して位置する少なくとも１個の基準分割電極を有する基準分割電極群と、前記シリンダの長手方向両端部の外方に対応して位置する最外側分割電極群と、前記シリンダの長手方向中央部に対応して位置する中央分割電極群と、であり、前記最外側分割電極群が前記基準分割電極群に隣接する少なくとも１個の最外側隣接電極を有する最外側隣接電極群を含むのが好ましい。

前記中央分割電極群に＋電位をかけ、前記基準分割電極群には電位をかけず、前記最外側分割電極群のうち前記基準分割電極群に隣接する最外側隣接分割電極群に−電位をかけると共に残りの最外側分割電極群には電位をかけないようにして前記シリンダの両端部外周表面のメッキ層の厚みを調整するようにするのが好ましい。

また、前記中央分割電極群に＋電位をかけ、前記基準分割電極群及び前記最外側分割電極群の全てには電位をかけないようにして前記シリンダの両端部外周表面のメッキ層の厚みを調整するようにすることもできる。なお、基準分割電極群が１個の基準分割電極で構成され、最外側隣接分割電極群が１個の最外側隣接分割電極で構成される場合には、１個の基準分割電極に電位をかけず、１個の最外側隣接分割電極に−電位をかけ又は電位をかけないようにすればよいことはいうまでもない。

前記電極室及び分割電極室のグラビアシリンダ側の側面にはカチオン交換膜を付設してなることが好ましい。前記所定間隔（電極室をグラビアシリンダ側面に近接せしめる間隔）は、１ｍｍ〜５０ｍｍ程度、好ましくは３ｍｍ〜４０ｍｍ程度、最も好ましくは５ｍｍ〜３０ｍｍ程度である。近接せしめる間隔は狭ければ狭いほどメッキの厚みの均一化の観点からは好ましいが、あまり狭すぎるとメッキ処理中に電極室とグラビアシリンダが接触してしまう事故が生じる危険があるからである。

前記メッキ液を銅メッキ液とし、前記シリンダをグラビアシリンダとすることができる。この場合、前記電極室の内部には酸性電解液を満たしてなり、該電極室の液量を計測して、不足する場合には水を補給することが望ましい。また、前記銅メッキ液は硫酸銅、硫酸、塩素及び添加剤を含み、該銅メッキ液の比重及び硫酸濃度を計測して、比重が高すぎる場合には水を補給し、硫酸濃度が高すぎる場合には酸化第二銅粉末を補給することが好適である。これにより、従来の定期的な銅メッキ液のメンテナンスや廃液処理が不要となる。なお、前記銅メッキ液は不純物を濾過器で除去してなることが好ましい。

本発明によれば、シリンダのサイズを問わずにブツやピット等の欠陥を生じることなくシリンダの全長に亘ってより均一な厚みのメッキを施すことができ、且つメッキ液の自動的な濃度管理が可能であると共に、添加剤の消耗量を低減せしめ、短時間でのメッキ処理を可能とし、電力供給コストを低減させ、視認性良く取り扱い易いシリンダ用メッキ方法及び装置を提供すると共に、シリンダの両端部近傍が直胴部に比べて厚くメッキされるのを大幅に抑止して、事後的にメッキの厚みを均一化する研磨等の処理を不要乃至簡略化することができ、特にグラビアシリンダの銅メッキ処理に好適に用いられるという著大な効果が達成されるものである。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されたもので、本発明の技術的思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことは言うまでもない。

図１は本発明のシリンダ用メッキ装置における分割電極の電位の制御方法の一例を示す説明図である。図２は本発明のシリンダ用メッキ装置における分割電極の電位の制御方法の他の例を示す説明図である。図３は本発明のシリンダ用メッキ装置における分割電極の電位の制御方法の別の例を示す説明図である。図４は、本発明のシリンダ用メッキ装置の基本構成の一例を示す概略説明図である。図５は、図４における電極室を拡大して示す要部拡大説明図である。図６は、本発明における電極室のスライド機構の一例を示す平面説明図である。図７は、本発明における電極室のスライド機構の一例を示す側面説明図である。図８は、本発明における電極室のスライド機構の一例を示す正面説明図である。図９は、本発明における電極室の一例を示す模式断面説明図である。図１０は、本発明における銅メッキ液自動管理機構の一例を示す概念説明図である。図１１は、本発明における電極室液量補給機構の一例を示す概念説明図である。図１２はシリンダ端部における本発明及び従来のメッキ層の形態を示す説明図である。

図中、符号２は本発明のシリンダ用メッキ装置であるが、具体的な図示例としては、グラビアシリンダ用銅メッキ装置について説明する。本発明のグラビアシリンダ用銅メッキ装置２は、長尺中空円筒状のグラビアシリンダ３００の外周表面に銅メッキを施すための装置であり、メッキ槽１０、一対のチャック手段１４，１４、一対の電極室２０，２０（図８）を備えるものである（図１〜図１０参照）。メッキ槽１０やチャック手段１４については、従来の装置（特許文献１〜特許文献３参照）と略同様の構成を有するものであり、重複した説明は省略するが、メッキ槽１０は、銅メッキ液３０４が満たされるメッキ処理用の槽であり、グラビアシリンダ３００を銅メッキ液３０４中に全没するように浸漬可能とされている。メッキ槽１０の周囲には、オーバーフローした銅メッキ液３０４を回収する回収槽（溢流枡）１２が設けられ（図４、図６、図７参照）、メッキ槽１０の下方には、回収槽１２と連通して銅メッキ液３０４を溜めておく貯留槽７０を備える（図４、図１０参照）。貯留槽７０には、銅メッキ液３０４を所定の液温（例えば４０℃程度）に保つためのヒータ８６及び熱交換器８８が内設され、銅メッキ液３０４の不純物の除去を行うための濾過器８０や、貯留槽７０から銅メッキ液３０４を汲み上げてメッキ槽１０に循環せしめるポンプＰ１等が設けられている（図４、図１０参照）。

チャック手段１４，１４は、グラビアシリンダ３００の長手方向両端を把持し、メッキ槽１０に収容せしめるロールチャック装置（特許文献１〜特許文献３参照）であり、軸受６で軸承されるスピンドル１６と銅メッキ液３０４の進入防止用の防液アダプタ１５を備え、架台４に設けられたシリンダ回転モータ３０６によりチェーンＣ及びスプロケット１８を介して所定速度（例えば１２０ｒｐｍ程度）で回転駆動され、また、グラビアシリンダ３００が陰極となるように通電可能とされているものである（図４参照）。その他、メッキ槽１０の上方で開閉自在とされた蓋板８や排気ダクト１１等を適宜備えている（図４、図８参照）。

そして、本発明のグラビアシリンダ用銅メッキ装置２にあっては、一対の電極室２０，２０がメッキ槽１０内でグラビアシリンダの両側方にスライド自在に垂設されたスライド式電極室とされている（図４〜図８）。電極室２０，２０は、グラビアシリンダ３００の直胴部に対応した長さを有する長尺箱状の部材であり（図４〜図８参照）、図９に示したように、希硫酸等の酸性電解液３０８が電極ケース２３に充填され、不溶性電極２２が取付治具２５により内設されている。不溶性電極２２としてはチタン板の表面に酸化イリジウム等をコーティングしたものが用いられる。電極室２０のグラビアシリンダ側の側面にはカチオン交換膜２６が取付治具２７及び押さえフランジ２８により付設されている。

本発明装置の最大の特徴は、電極室２０に内設された不溶性電極２２が多数の分割電極２２に分割されていることである（図１〜図７）。この分割電極２２の形状としては短冊状、棒状、網板状等の所望の形状を採用することが出来る。この分割電極２２の形状は特別の限定はないが、その幅は５ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ〜３０ｍｍであり、その厚さは特別の限定はないが、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度あればよい。また、分割電極２２の設置間隔は互いに接触しない間隔であればよいが、１ｍｍ〜１０ｍｍの間隔があればよく、３ｍｍ〜７ｍｍ程度がより好ましい。

前記分割電極２２の設置個数は特別の限定はないが、例えば、長さ１５００ｍｍのグラビアシリンダに対して短冊状の分割電極を設置する場合には短冊状分割電極の幅２０ｍｍ、設置間隔５ｍｍとして６０個の分割電極を設置し、また長さ１１００ｍｍのグラビアシリンダに対しては同一条件の場合４４個の分割電極を設置すればよい。

前記分割電極２２の設置態様は、特別の限定はないが、図１〜図３に示したように、グラビアシリンダ３００の長手方向の少なくとも両端部近傍に対応する不溶性電極部分をそれぞれ少なくとも３つの分割電極群２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに分割する必要がある。各分割電極群２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃはそれぞれ１個以上の分割電極を有している。前記３つの分割電極群２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、前記グラビアシリンダ３００の長手方向両端部及びその近傍に対応して位置する基準分割電極群２２Ｂと、前記グラビアシリンダ３００の長手方向両端部の外方に対応して位置する最外側分割電極群２２Ａと、前記グラビアシリンダ３００の長手方向中央部に対応して位置する中央分割電極群２２Ｃである。前記基準分割電極群２２Ｂは、少なくとも１個の基準分割電極２２Ｂを有しかつ前記最外側分割電極群２２Ａが前記基準分割電極群に隣接する少なくとも１個の最外側隣接電極２２Ａ１を有する最外側隣接電極群２２Ａ１を含むものである。なお、図示例では基準分割電極群は１個の基準分割電極２２Ｂで構成され、最外側隣接電極群も１個の最外側隣接電極２２Ａ１で構成されている場合が示されている。中央分割電極群２２Ｃは図示例のように複数個の分割電極で構成するのが好ましい。同一の電位をかければよいので１個又は複数個の幅広の分割電極を用いることもできる。

各分割電極に対する電位のかけ方としては、図１及び図２に示したように、整流器３０２を用いて中央分割電極群２２Ｃに＋電位をかけ、基準分割電極２２Ｂには電位をかけず、最外側分割電極群２２Ａのうち基準分割電極２２Ｂに隣接する最外側隣接分割電極２２Ａ１に−電位をかけるとともに残りの全ての最外側分割電極群２２Ａには電位をかけないようにするのが最も好適である。なお、図１は最外側分割電極群２２Ａが最外側隣接分割電極２２Ａ１の１個のみの場合を示し、図２は最外側分割電極群２２Ａが最外側隣接分割電極２２Ａ１の他に３個存在する場合を示している。図１〜図３において、Ｓは各分割電極２２に対する電流の供給のオンオフを行うスイッチである。

図１〜図３に示したように、分割電極２２に対して電位をかけてグラビアシリンダ３００の端部にかかる電位の制御を行うことによって、シリンダの両端部に対する電流集中を防止することができ、当該端部のメッキ層の厚みを図１２の実線にしめすように３０μｍ〜４０μｍ程度の厚さのメッキ層３０１Ｂまで従来に比べ大幅に減少させることができる。

また、図３に示したように中央分割電極群２２Ｃに＋電位をかけ、基準分割電極２２Ｂ及び最外側分割電極群２２Ａの全てに電位をかけないようにすることも可能である。なお、図３は最外側分割電極群２２Ａが最外側隣接分割電極２２Ａ１の他に３個存在する場合が示されている。

次に、一対の電極室２０，２０をグラビアシリンダ３００の両側方においてスライド自在とする機構については特に限定されないが、図６〜図８に基づいて一例を説明する。メッキ槽１０の正面外方には架台４が立設されており、架台４の内壁面にはリニアレール５０，５２が設けられている。リニアレール５０，５２と平行して、ラック６０，６２が平歯車３５，３８の正逆転により往復運動するように設けられており、取付架枠５８，５９を介して、リニアレール５０，５２と摺動可能に係合するガイド部材５４，５５に連結されている（図６〜図８参照）。

ラック６０，６２を往復運動せしめる平歯車３５，３８は、夫々、平歯車３５が架台４の外壁面側のスプロケット４５と同軸で回動するように取付金具４０で架台４に固着され、他方、平歯車３８は架台４の外壁面側のスプロケット４８と同軸で回動するように取付金具３９で架台４に固着されている。スプロケット４５の直下には、スプロケット４４が平歯車３４と同軸で回動するように具設され、他方のスプロケット４８の直下には、スプロケット４７がスプロケット４６と同軸で回動するように具設されている。架台４の外壁面には、取付アングル３１を介してギヤードモータ３０が設置されており、平歯車３２が備えられている。平歯車３２と係合するように平歯車３３がスプロケット４３と同軸で回動するように具設されており、スプロケット４３，４６の間にはチェーンＣ１を係回し、スプロケット４４，４５の間にはチェーンＣ２を係回し、スプロケット４７，４８の間にはチェーンＣ３を係回する。従って、ギヤードモータ３０の正逆転駆動により、平歯車３５，３８が正逆転し、ラック６０，６２を往復運動せしめられ、これに連動して電極室２０，２０がリニアレール５０，５２に沿って正確にスライド可能となっている（図６〜図８参照）。

電極室２０，２０をグラビアシリンダ３００の側面に近接せしめる間隔としては、１ｍｍ〜５０ｍｍ程度、好ましくは３ｍｍ〜４０ｍｍ程度、最も好ましくは５ｍｍ〜３０ｍｍ程度である。メッキ厚みの均一化の観点からは、電極室２０，２０を近接させればさせるほど好ましいと言えるが、あまり近接させ過ぎると銅メッキ処理中に電極室２０，２０とグラビアシリンダ３００が接触してしまう危険があるためである。

本発明のグラビアシリンダ用銅メッキ装置２は、更に、銅メッキ液自動管理機構１００並びに電極室液量補給機構２００を備えることが望ましい（図１０及び図１１参照）。メッキ槽１０の下方には、銅メッキ液３０４を溜めておく貯留槽７０が備えられており、銅メッキ液３０４は濾過器８０により不純物の除去が行われつつ、ポンプＰ１により汲み上げられてメッキ槽１０に供給されるようになっている。また、適宜、光沢剤やコゲ止め剤等の添加剤を供給するポンプＰ４を備える自動添加装置９０が設けられている（図１０参照）。

銅メッキ液自動管理機構１００は、貯留槽７０に溜められている銅メッキ液３０４の銅濃度及び硫酸濃度を調整するための管理機構である。銅メッキ液３０４が、例えば硫酸銅（ＣｕＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ）濃度：２００〜２５０ｇ／Ｌ、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）濃度：５０〜７０ｇ／Ｌ、塩素（Ｃｌ）濃度：５０〜２００ｐｐｍ及び光沢剤やコゲ止め剤等の添加剤濃度：１〜１０ｍＬ／Ｌからなる場合、グラビアシリンダ３００に対する銅メッキが進行するにつれて、銅メッキ液３０４中の銅イオン濃度が減少し、遊離の硫酸が増加する。そこで、減少した銅イオン濃度は酸化第二銅（ＣｕＯ）を添加することにより、ＣｕＯ＋Ｈ₂ＳＯ₄→ＣｕＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏという反応を生じせしめて銅イオン濃度を調整すべく、銅メッキ液自動管理機構１００を導入するものである（図７参照）。これにより、従来の定期的な銅メッキ液３０４のメンテナンスや廃液処理が不要となるので好ましい。

銅メッキ液自動管理機構１００は、比重センサ１１２及び硫酸センサ１１４を備えるコントローラ１１０により貯留槽７０内の銅メッキ液３０４をサンプリングし、必要な調整を溶解槽１０２で行い、溶解槽１０２からポンプＰ３により調整後の銅メッキ液３０４を汲み上げて貯留槽７０に供給するものである（図１０参照）。即ち、貯留槽７０内の銅メッキ液３０４をポンプＰ２で汲み上げ、コントローラ１１０に備えられている比重センサ１１２及び硫酸センサ１１４で銅メッキ液３０４の比重（銅濃度）と硫酸濃度を計測し、比重（銅濃度）が高すぎる（例えば濃度範囲２００〜２５０ｇ／Ｌを超えている）と判断される場合には、コントローラ１１０は純水加圧槽１０８から溶解槽１０２に水を補給するように電磁弁ＶＥを制御し、硫酸濃度が高すぎる（例えば濃度範囲５０〜７０ｇ／Ｌを超えている）と判断される場合には、コントローラ１１０は粉末ストアホッパー１０６から溶解槽１０２に酸化第二銅粉末を補給するようにスクリューコンベア１０５を備える粉末供給装置１０４を制御するようになっている（図５参照）。電磁弁ＶＥを開いた際の給水量は調整バルブＶＴの開閉により調整可能である。このように構成された銅メッキ液自動管理機構１００により、銅メッキ液３０４の濃度調整を自動管理、例えば硫酸銅濃度につき２００〜２５０ｇ／Ｌを中心に管理し、硫酸濃度につき５０〜７０ｇ／Ｌを中心に管理することができるようになっている。なお、補給する粉末としては酸化第二銅粉末を用いる場合を好ましい例として説明したが、炭酸銅、硫酸銅等の粉末であってもよい。

また、電極室液量補給機構２００は、電極室２０の内部に充填されている酸性電解液３０８の液量を測定して、液量不足の場合には水を補給するものである。電極室２０の電極ケース２３には、硫酸濃度４０〜１５０ｇ／Ｌ程度の硫酸水溶液等からなる酸性電解液３０８が充填されるが（図９及び図１１参照）、不溶性電極２２により水が電気分解され酸素を発生し水が消費されるため、水を自動的に補給するものである。即ち、電極室２０の電極ケース２３と連通して純水槽２１０が設けられており、純水槽２１０内には純水Ｗが貯留され、純水Ｗの液面レベルをフロート２１２によって検知するようになっている。フロート２１２により液面レベルの低下が検知されると、電磁弁ＶＥを制御して純水加圧槽２２０から純水Ｗが補給されるようになっている（図１１参照）。電磁弁ＶＥを開いた際の給水量は調整バルブＶＴの開閉により調整可能である。このように構成された電極室液量補給機構２００により電極室２０内の酸性電解液３０８につき、必要な液量を自動的に保つことができるようになっている。

以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。

以下の実施例１〜実施例４では、次の共通構成を用いた。銅メッキ液として、硫酸銅濃度２２０ｇ／Ｌ、硫酸濃度６０ｇ／Ｌ、塩素濃度１２０ｐｐｍ、添加剤に「コスモＲＳ−ＭＵ」（大和特殊（株）製造販売）を５ｍＬ／Ｌ、「コスモＲＳ−１」（大和特殊（株）製造販売）を２ｍＬ／Ｌを含む硫酸銅メッキ液を使用した。銅メッキ液自動管理機構により補給される粉末として酸化第二銅粉末である「易溶性酸化銅（ＥＳ−ＣｕＯ）」（鶴見曹達（株）製造販売）を使用した。電極室内の不溶性電極としてはチタン板の表面に酸化イリジウムをコーティングしたものを用い、電極室内に満たされる酸性電解液としては、硫酸濃度１００ｇ／Ｌの硫酸水溶液を用い、カチオン交換膜としては、「セレミオン」（旭硝子（株）製造販売）を用いた。電極室には図１に示したように多数の分割電極を内設した。分割電極の形状は短冊状で、幅２０ｍｍ、厚さ３ｍｍ、間隔５ｍｍの分割電極を４４個設置した。銅メッキ液自動管理機構及び電極室液量補給機構として前述した機構の装置を構成し、銅メッキ液自動管理機構における比重センサとしては「ＳＧ−１」（日本アクア（株）製造販売）、硫酸濃度センサとしては「ＤＭ−１」（日本アクア（株）製造販売）を用いた。

（実施例１）
グラビアシリンダとして、円周５００ｍｍ、全長１１００ｍｍのアルミ芯の円筒形基材を用い、グラビアシリンダの両端をチャックしてメッキ槽に装着し、電極室をコンピュータ制御されたスライド機構により３０ｍｍまでグラビアシリンダ側面に近接させ、銅メッキ液をオーバーフローさせ、グラビアシリンダを全没させた。グラビアシリンダの回転速度を１２０ｐｐｍとし、液温４０℃、電流密度１６Ａ／ｄｍ²（総電流８９０Ａ、電圧７Ｖ）とした。図１と同様に、基準分割電極２２Ｂには電位をかけず、最外側隣接電極２２Ａ１には−電位（２０Ａの逆電流）をかけ、残りの中央分割電極２２、２２Ｃの全てに＋電位（１０．５Ａの正電流）をかけた。この条件で厚さ１００μｍとなるまで銅メッキした。メッキ処理に要した時間は約２０分であった。メッキ処理されたシリンダの端面形状をレーザー計測器によって測定し、その結果を図１４に示した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、グラビアシリンダの全長に亘って厚みの均一なメッキが可能であった。特に、グラビアシリンダの両端部においてもメッキの厚みの均一性は保たれており、グラビアシリンダの両端部近傍が直胴部に比べて厚くメッキされるのを大幅に抑止できていた。即ち、図１４から明らかなように、直胴部のメッキ層に比べて両端部のメッキ層の厚さは約４０μｍ厚くなっているだけであった。また、銅メッキ液自動管理機構は正常に作動し、銅メッキ液の組成を適切な範囲に保つことができた。電極室液量補給機構は正常に作動し、電極室内の液量を適切な量に保つことができた。添加剤の消費量は著しく減少し６０ｃｃ／１０００ＡＨであった。

（実施例２）
基準分割電極２２Ｂ及び最外側隣接電極２２Ａ１に電位をかけない状態（図３と同様の状態）とした以外は、実施例１と同様にしてメッキ処理を行った。メッキ処理されたシリンダの端面形状をレーザー測定器によって測定した。シリンダ端面におけるメッキ層の厚さは実施例１に比較すると多少厚さを増しているが、従来のメッキ処理の場合に比べればはるかに厚さが減少していることがわかった。

（実施例３）
グラビアシリンダとして、円周４３０ｍｍ、全長１１００ｍｍのアルミ芯の円筒形基材を用い、基準分割電極２２Ｂには電位をかけず、最外側隣接電極２２Ａ１に−電位（２３Ａの逆電流）をかけ、残りの中央分割電極２２、２２Ｃの全てに＋電位（９Ａの正電流）をかけた以外は、実施例１と同様にしてメッキ処理を行ったところ、実施例１と同様の結果を得た。

（実施例４）
グラビアシリンダとして、円周９２０ｍｍ、全長１１００ｍｍのアルミ芯の円筒形基材を用い、基準分割電極２２Ｂには電位をかけず、最外側隣接電極２２Ａ１に−電位（０Ａの逆電流）をかけ、残りの中央分割電極２２、２２Ｃの全てに＋電位（１４．５Ａの正電流）をかけた以外は、実施例１と同様にしてメッキ処理を行ったところ、実施例１と同様の結果を得た。

（比較例１）
電極室内の不溶性電極としてチタン板の表面に酸化イリジウムをコーティングし、この不溶性電極を分割することなく用いた以外は実施例１と同様にしてメッキ処理を行った。メッキ処理されたシリンダの端面形状をレーザー測定器によって測定し、その結果を図１５に示した。直胴部のメッキ層に比べて両端部のメッキ層の厚さは約１５０μｍであることが確認できた。

上記した発明の実施の形態及び実施例においては、グラビアシリンダに対して銅メッキを施す例について説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、その他のシリンダ状の被メッキ物に対して銅メッキ以外のメッキを施す場合にも適用可能であり、例えば、ロータリースクリーン印刷用の印刷シリンダに対してニッケルメッキを行う場合にも同様に適用できる。

本発明のシリンダ用メッキ装置における分割電極の電位の制御方法の一例を示す説明図である。 本発明のシリンダ用メッキ装置における分割電極の電位の制御方法の他の例を示す説明図である。 本発明のシリンダ用メッキ装置における分割電極の電位の制御方法の別の例を示す説明図である。 本発明のシリンダ用メッキ装置の基本構成の一例を示す概略説明図である。 図４における電極室を拡大して示す要部拡大説明図である。 本発明における電極室のスライド機構の一例を示す平面説明図である。 本発明における電極室のスライド機構の一例を示す側面説明図である。 本発明における電極室のスライド機構の一例を示す正面説明図である。 本発明における電極室の一例を示す模式断面説明図である。 本発明における銅メッキ液自動管理機構の一例を示す概念説明図である。 本発明における電極室液量補給機構の一例を示す概念説明図である。 シリンダ端部における本発明及び従来のメッキ層の形態を示す説明図である。 従来のシリンダ用メッキ装置における陽極室の構造例を示す説明図である。 実施例１においてメッキ処理されたシリンダの端面形状を示すグラフである。 比較例１においてメッキ処理されたシリンダの端面形状を示すグラフである。

符号の説明

２：本発明のシリンダ用メッキ装置及びグラビアシリンダ用銅メッキ装置、４：架台、６：軸受、８：蓋板、１０：メッキ槽、１１：排気ダクト、１２：回収槽、１４：チャック手段、１５：防液アダプタ、１６：スピンドル、１８：スプロケット、２０：電極室、２２，２２Ａ〜２２Ｃ：本発明の不溶性電極、分割電極群、２３：電極ケース、２４：従来の不溶性陽極、２５：取付治具、２６：カチオン交換膜、２７：取付治具、２８：押さえフランジ、３０：ギヤードモータ、３１：取付アングル、３２，３３，３４，３５，３８：平歯車、３９，４０：取付金具、４３，４４，４５，４６，４７，４８：スプロケット、５０，５２：リニアレール、５４，５５：ガイド部材、５８，５９：取付架枠、６０，６２：ラック、７０：貯留槽、８０：濾過器、８６：ヒータ、８８：熱交換器、９０：自動添加装置、１００：液自動管理機構、１０２：溶解槽、１０４：粉末供給装置、１０５：スクリューコンベア、１０６：粉末ストアホッパー、１０８：純水加圧槽、１１０：コントローラ、１１２：比重センサ、１１４：硫酸センサ、２００：電極室液量補給機構、２１０：純水槽、２１２：フロート、２２０：純水加圧槽、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３：チェーン、３００：シリンダ、グラビアシリンダ、３０２：整流器、３０４：銅メッキ液、３０６：シリンダ回転モータ、３０８：酸性電解液、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４：ポンプ、Ｓ：スイッチ、ＶＴ：調整バルブ、ＶＥ：電磁弁、Ｗ：純水。

Claims (18)

1. 長尺状のシリンダをその長手方向両端で把持して、メッキ液が満たされたメッキ槽に収容し、所定速度で回転しつつ陰極となるように通電すると共に、該メッキ槽内でシリンダの両側方にスライド自在に垂設され且つ所定の通電が行われる不溶性電極を内設してなる一対の長尺箱状の電極室を該シリンダの両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、該シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたシリンダ用メッキ方法であって、前記不溶性電極を多数の分割電極に分割するとともに前記シリンダの長手方向の少なくとも両端部近傍に対応する前記不溶性電極部分をそれぞれ少なくとも３つの分割電極群に分割し、各分割電極群が１個以上の分割電極を有し、該分割電極群の電位を制御して該シリンダの両端部外周表面のメッキ層の厚みを調整するようにしたことを特徴とするシリンダ用メッキ方法。
2. 前記３つの分割電極群が、前記シリンダの長手方向両端部及びその近傍に対応して位置する少なくとも１個の基準分割電極を有する基準分割電極群と、前記シリンダの長手方向両端部の外方に対応して位置する最外側分割電極群と、前記シリンダの長手方向中央部に対応して位置する中央分割電極群と、であり、前記最外側分割電極群が前記基準分割電極群に隣接する少なくとも１個の最外側隣接電極を有する最外側隣接電極群を含むことを特徴とする請求項１記載のシリンダ用メッキ方法。
3. 前記中央分割電極群に＋電位をかけ、前記基準分割電極群には電位をかけず、前記最外側分割電極群のうち前記基準分割電極群に隣接する最外側隣接分割電極群に−電位をかけると共に残りの全ての最外側分割電極群には電位をかけないようにして前記シリンダの両端部外周表面のメッキ層の厚みを調整するようにしたことを特徴とする請求項２記載のシリンダ用メッキ方法。
4. 前記中央分割電極群に＋電位をかけ、前記基準分割電極群及び前記最外側分割電極群の全てには電位をかけないようにして前記シリンダの両端部外周表面のメッキ層の厚みを調整するようにしたことを特徴とする請求項２記載のシリンダ用メッキ方法。
5. 前記電極室のシリンダ側の側面には、カチオン交換膜を付設してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のシリンダ用メッキ方法。
6. 前記所定間隔は、１ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のシリンダ用メッキ方法。
7. 前記メッキ液が銅メッキ液であり、前記シリンダが中空円筒状のグラビアシリンダであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のシリンダ用メッキ方法。
8. 前記電極室の内部には、酸性電解液を満たしてなり、該電極室の液量を計測して、不足する場合には水を補給することを特徴とする請求項７記載のシリンダ用メッキ方法。
9. 前記銅メッキ液は、硫酸銅、硫酸、塩素及び添加剤を含み、該銅メッキ液の比重及び硫酸濃度を計測して、比重が高すぎる場合には水を補給し、硫酸濃度が高すぎる場合には酸化第二銅粉末を補給することを特徴とする請求項７又は８記載のシリンダ用メッキ方法。
10. メッキ液が満たされるメッキ槽と、長尺状のシリンダを回転可能且つ通電可能に長手方向両端を把持して該メッキ槽に収容するチャック手段と、該メッキ槽内でシリンダの両側方にスライド自在に垂設され且つ所定の通電が行われる不溶性電極を内設してなる一対の長尺箱状の電極室とを備え、該電極室を該シリンダの両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、該シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたシリンダ用メッキ装置であって、前記不溶性電極を多数の分割電極に分割するとともに前記シリンダの長手方向の少なくとも両端部近傍に対応する前記不溶性電極部分をそれぞれ少なくとも３つの分割電極群に分割し、各分割電極群が１個以上の分割電極を有し、該分割電極群の電位を制御して該シリンダの両端部外周表面のメッキ層の厚みを調整するようにしたことを特徴とするシリンダ用メッキ装置。
11. 前記３つの分割電極群が、前記シリンダの長手方向両端部及びその近傍に対応して位置する少なくとも１個の基準分割電極を有する基準分割電極群と、前記シリンダの長手方向両端部の外方に対応して位置する最外側分割電極群と、前記シリンダの長手方向中央部に対応して位置する中央分割電極群と、であり、前記最外側分割電極群が前記基準分割電極群に隣接する少なくとも１個の最外側隣接電極を有する最外側隣接電極群を含むことを特徴とする請求項１０記載のシリンダ用メッキ装置。
12. 前記中央分割電極群に＋電位をかけ、前記基準分割電極群には電位をかけず、前記最外側分割電極群のうち前記基準分割電極群に隣接する最外側隣接分割電極群に−電位をかけると共に残りの全ての最外側分割電極群には電位をかけないようにして前記シリンダの両端部外周表面のメッキ層の厚みを調整するようにしたことを特徴とする請求項１１記載のシリンダ用メッキ装置。
13. 前記中央分割電極群に＋電位をかけ、前記基準分割電極群及び前記最外側分割電極群の全てには電位をかけないようにして前記シリンダの両端部外周表面のメッキ層の厚みを調整するようにしたことを特徴とする請求項１１記載のシリンダ用メッキ装置。
14. 前記電極室のシリンダ側の側面にはカチオン交換膜を付設してなることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項記載のシリンダ用メッキ装置。
15. 前記所定間隔は、１ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項記載のシリンダ用メッキ装置。
16. 前記メッキ液が銅メッキ液であり、前記シリンダが空中円筒状のグラビアシリンダであることを特徴する請求項１０〜１５のいずれか１項記載のシリンダ用メッキ装置。
17. 前記電極室及び分割電極室の内部には、酸性電解液を満たしてなり、該電極室の液量を測定して、液量が不足する場合には水を補給するようにした電極室液量補給機構を更に備えることを特徴とする請求項１６記載のシリンダ用メッキ装置。
18. 前記銅メッキ液は、硫酸銅、硫酸、塩素及び添加剤を含み、該銅メッキ液の比重及び硫酸濃度を計測して、比重が高すぎる場合には水を補給し、硫酸濃度が高すぎる場合には酸化第二銅粉末を補給するようにした銅メッキ液自動管理機構を更に備えることを特徴とする請求項１６又は１７記載のシリンダ用メッキ装置。

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