JP2007277625A - 計量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】危険をともなわず、定量的な計量・管理を行うことができ、グラビアシリンダーの表面への加工液の当たり具合が判る計量装置の提供。
【解決手段】グラビアシリンダーのエッチング装置において、エッチング液の噴射量分布を計量するために使用する計量装置であって、本体部分はそのシリンダー表面と外径が一致する円筒形状であり、その円筒の両側面を塞ぐ側面板と内部を仕切る隔壁板とによって液溜部を形成し、その円筒外周に設けた開口部を噴射された加工液を受入れる受入口とし、受入口のすべてを同時に開閉する受入口開閉手段と、受入口から受容れた加工液を溜める液溜部と、液溜部に溜められた加工液を放出する放出口と、放出口の各々を個別に開閉する放出口開閉手段とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は液体の噴射量分布を計量する技術分野に属する。特に、グラビアシリンダーの周面にセルを形成するために、レジストが形成されたグラビアシリンダーにエッチング槽においてエッチング液を噴射するときのエッチング液の噴射量分布を計量するために使用する計量装置に関する。

グラビア印刷版の製造過程にグラビアシリンダーの周面にセルを形成する過程が存在する。凹版ともいわれるようにグラビア印刷版は周面に多数配列で形成された小さなセル（凹部）を有する。グラビア印刷（凹版印刷）はそのセルの体積によって決まる量のインキをインキパンから印刷用紙に転移させることによって行われる。このとき体積の大きいセルが形成された部位は印刷濃度が大きく、体積の小さいセルが形成された部位は印刷濃度が小さくなる。すなわち、セルの体積によって印刷絵柄の濃淡が決定する。したがって、所望の印刷再現を得るためには、セルを形成するときの過程を十分に管理する必要性がある。

セルを形成する方式の１つとして、レジスト膜を介してグラビアシリンダーの周面をエッチングするエッチング方式がある。この方式は、たとえば下記の手順から構成される。（手順１）銅メッキされたグラビアシリンダーの周面に感光性レジストを塗布する。
（手順２）その感光性レジスト膜に版パターンを露光して現像することによりセルとなる部分の銅メッキ面を露出させたレジスト膜を得る。
（手順３）そのレジスト膜を介してグラビアシリンダーの周面にエッチング液を噴射して露出した銅部分をエッチングすることによりグラビアシリンダーの周面にセルを形成する。

このときエッチング液の噴射量の制御が印刷再現の品質に重大な影響を与える。グラビアシリンダーのエッチング槽は、一般的な例では、エッチング液を噴射する多数のノズルをグラビアシリンダーの軸方向に配列させ、グラビアシリンダーをその軸周りに回転させる構造となっている(図４参照)。このとき、噴射量分布が不適正であると腐食の進行速度が変化するためエッチングのムラが発生する。特に、グラビアシリンダーの軸方向のエッチングのムラが発生し易い。このようなエッチングのムラはセル体積のムラであり、当然、印刷物の場所による印刷再現のムラとなって顕在化する。

エッチング液の噴射量分布の管理は、腐食槽にグラビアシリンダーが取付けられていない状態で液を噴射し、作業員が目視で個々のノズルからの噴射状態を確認する方法で行われている。その理由は、エッチング液がフリーの塩酸を含む塩化第２銅液を主成分とする強酸性のもので、ノズルより強力に噴射されるため、作業員が噴射液を容器で受けるなどの直接的な計量には重大な危険をともなうことによるものである。この目視による方法は、各作業員の感覚と経験に頼るものであり次の問題がある。
（問題１）要管理項目である噴射量とその再現性および面内安定性の定量的な測定・管理が不可能である。
（問題２）グラビアシリンダーがない状態での確認のため、グラビアシリンダーの表面への液の当たり具合が判らない。

また、エッチング量を直接測定する方法の提案がある。たとえば、同じ種類で同じ厚さの２枚の金属箔を重ねて板に貼り合せ、化学エッチング液を噴射し、上側の金属箔がすべてエッチング除去されないうちにその板を取り出し、その２枚の金属箔を重ねたまま同じ面積となるように切断し、その重量を比較することによりエッチング量を測定する（特許文献１）。しかし、グラビア印刷版では、エッチングにより無数の微細なセルが形成されるため、顕微鏡等で全数観察することは不可能である。また、代表として数個観察しても、一つ一つのセルは面形状、深度（体積）にばらつきがあるため、所望の測定精度が得られない。このため、セルを直接観察する方法は、生産現場での品質管理としては用いることができない。
特開２００１−１８３２８０

本発明は上記の問題を解決するために成されたものである。その目的は、危険をともなわず、定量的な計量・管理を行うことができ、グラビアシリンダーの表面への加工液の当たり具合が判る計量装置を提供することにある。

本発明の請求項１に係る計量装置は、加工液を噴射して加工対象物を加工する加工装置において、前記加工液の噴射量分布を計量するために使用する計量装置であって、前記噴射量分布を計量するための複数の計量箇所の各々に配置して前記噴射された加工液を受入れる受入口と、前記受入口のすべてを同時に開閉する受入口開閉手段と、前記受入口から受容れた加工液を溜める液溜部と、前記液溜部に溜められた加工液を放出する放出口と、前記放出口の各々を個別に開閉する放出口開閉手段とを具備するようにしたものである。
また本発明の請求項２に係る計量装置は、請求項１に係る計量装置において、前記放出口から放出される加工液の液量を計量する計量手段を具備するようにしたものである。
また本発明の請求項３に係る計量装置は、請求項1または２に係る計量装置において、前記加工液の噴射を受ける本体部分は前記加工対象物と外形が一致し、かつ前記計量箇所は前記加工対象物の加工する表面に一致し、前記受入口は前記表面を開口部とする受入口であるようにしたものである。
また本発明の請求項４に係る計量装置は、請求項３に係る計量装置において、前記加工対象物はグラビアシリンダーであり、前記本体部分はそのシリンダー表面と外径が一致する円筒形状であり、その円筒の両側面を塞ぐ側面板と内部を仕切る隔壁板とによって前記液溜部を形成し、その円筒外周に設けた開口部を前記受入口とするようにしたものである。
また本発明の請求項５に係る計量装置は、請求項１〜４のいずれかに係る計量装置において、前記加工液はエッチング液であって、そのエッチング液に接触する部位の材料としてエッチング加工されない耐エッチング性材料を使用するようにしたものである。

本発明の請求項１に係る計量装置によれば、加工液を噴射して加工対象物を加工する加工装置において、加工液の噴射量分布を計量するために使用する計量装置であって、受入口が噴射量分布を計量するための複数の計量箇所の各々に配置されており、その受入口によって噴射された加工液が受入れられ、受入口開閉手段により受入口のすべてが同時に開閉され、液溜部により受入口から受容れた加工液が溜められ、放出口により液溜部に溜められた加工液が放出され、放出口開閉手段により放出口の各々が個別に開閉される。すなわち、すべての受入口を同時に開いて所定時間経過した後に同時に閉じると液溜部に溜められた加工液量が噴射量分布を表す。加工装置における加工液の噴射を止めてから、放出口を個別に開いて加工液量を計量することにより、作業者は安全にかつ定量的に噴射量分布を計量することができる。したがって、危険をともなわず、定量的な計量・管理を行うことができる計量装置が提供される。
また本発明の請求項２に係る計量装置によれば、計量手段により放出口から放出される加工液の液量が計量される。したがって、計量装置が具備する計量手段により定量的な計量を行うことができる。
また本発明の請求項３に係る計量装置によれば、加工液の噴射を受ける本体部分は加工対象物と外形が一致するものとされ、かつ計量箇所が加工対象物の加工する表面に一致するものとされ、受入口が表面を開口部とする受入口とされる。したがって、加工対象物の表面への加工液の当たり具合が判る計量装置が提供される。
また本発明の請求項４に係る計量装置によれば、加工対象物はグラビアシリンダーであり、本体部分がそのシリンダー表面と外径が一致する円筒形状とされ、その円筒の両側面を塞ぐ側面板と内部を仕切る隔壁板とによって液溜部が形成され、その円筒外周に設けた開口部が受入口とされる。したがって、グラビアシリンダーの表面への加工液の当たり具合が判る計量装置が提供される。
また本発明の請求項５に係る計量装置によれば、加工液はエッチング液であって、そのエッチング液に接触する部位の材料としてエッチング加工されない耐エッチング性材料が使用される。したがって、エッチング液の計量装置が提供される。

次に、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。本発明の計量装置における構成の一例を図１、図２に示す。図１、図２において、１は円筒部、２ａ，２ｂは側面板、３ａ、３ｂは軸孔、４ａ，４ｂ，・・・は隔壁板、５ａ，５ｂ，・・・は受入口、６ａ，６ｂ，・・・は液溜部、７ａ，７ｂ，・・・は放出口、８は受入口開閉手段、９ａ，９ｂ，・・・は放出口開閉手段である。
本発明の計量装置はグラビアシリンダーと概ね同一形状となっている。グラビアシリンダーには軸付と軸無とが存在するが、図１、図２に示す一例においては、軸無グラビアシリンダーと概ね同一形状の計量装置が示されている。特に、円筒部１と側面板２ａ，２ｂにより閉じられた部分の外観は軸無グラビアシリンダーと概ね同一形状である。
軸無グラビアシリンダーはエッチング槽やグラビア印刷機の印刷ユニットにおいて軸無グラビアシリンダーを回転するための駆動軸によって支持される。その駆動軸の先端部分は、通常は、円錐形のテーパーコーン（チャッキングコーン）となっており、軸無グラビアシリンダーの側面に設けられた軸孔と嵌め合う構造となっている。本発明の計量装置においても、図１（Ｂ）に示すように、側面板２ａ，２ｂには軸孔３ａ，３ｂが設けられている。エッチング加工を行うグラビアシリンダーと同様に、本発明の計量装置はこの軸孔３ａ，３ｂにおいて、エッチング槽における駆動軸と嵌め合わされることによって支持される（回転駆動は通常行わない）。

円筒部１は、前述したように、グラビアシリンダーの胴部に相当する計量装置の本体部分である。また、円筒部１の周面はグラビアシリンダーの周面（版面）に相当する。円筒部１の直径はグラビアシリンダーの胴部の直径と一致させなければならないものではない。しかし、噴射されたエッチング液の周面における挙動を、円筒部１とグラビアシリンダーと類似するものとするためには、できるだけ一致させたほうがよい。一致させたときには、作業者には表面へのエッチング液の当たり具合が判る。すなわち、全範囲に平均して滑らかに当っているか、局在して飛び散っているか、等の適否を判定することができる。円筒部１の全長（軸方向の寸法）についても同様であり、できるだけ一致させたほうがよい。

側面板２ａ，２ｂは、円筒部１の両側の側面をグラビアシリンダーの側面と同様に塞ぐとともに、本発明の計量装置の本体部分（円筒部１）をエッチング槽に設置するときに支持される部分を構成する。
軸孔３ａ，３ｂは、その支持される部分である。エッチング槽において、対向する一対の支持軸は間隔を拡大縮小する変更が可能となっている。その間隔を広げた一対の支持軸の間に円筒部１を配置し、その間隔を狭めることにより、円錐形のテーパーコーンとなっている一対の支持軸の先端が軸孔３ａ，３ｂと嵌め合いとなる。これにより、計量装置の本体部分である円筒部１がエッチング槽に設置される。なお、通常は、対向する一対の支持軸の一方は回転駆動するための支持軸であり、他方は連れて回転する支持軸となっている。

隔壁板４ａ，４ｂ，・・・は、円筒部１の内部を複数の部屋に分離するための隔壁板である。隔壁板４ａ，４ｂ，・・・はその面と円筒部１の軸方向とが直交するように、その軸方向に等間隔で配置する。隔壁板４ａ，４ｂ，・・・によって分離した各部屋は互いに独立した容器、すなわち液溜部６ａ，６ｂ，・・・となっている。隔壁板４ａ，４ｂ，・・・や円筒部１との接合部から液体(エッチング液)が他の部屋に漏れることがないように接着剤等により接合部が完全接合されている。

受入口５ａ，５ｂ，・・・は、ノズル１１１ａ，１２１ａ，・・・から噴射されるエッチング液を円筒部１の内部に受入れるための受入口である。円筒部１の内部が隔壁板４ａ，４ｂ，・・・によって複数の部屋に分離されているから、受入口５ａ，５ｂ，・・・は、それらの複数の部屋の各々にエッチング液をを受け容れる各々の受入口でもある。
液溜部６ａ，６ｂ，・・・は、その部屋そのものであって受入れたエッチング液を溜める容器となっている。

放出口７ａ，７ｂ，・・・は、液溜部６ａ，６ｂ，・・・に溜まっているエッチング液を液溜部６ａ，６ｂ，・・・の外部に放出するための放出口である。液溜部６ａ，６ｂ，・・・の各々に対して、放出口７ａ，７ｂ，・・・の各々が設けられていて、個別にエッチング液を放出することができる。放出口７ａ，７ｂ，・・・は、図２に示す一例においては、液溜部６ａ，６ｂ，・・・と外部とを結ぶ管を有し、その管からエッチング液を重力によって自然放出する構成となっている。ポンプ等を使用して強制放出する方式としてもよい。

受入口開閉手段８は、受入口５ａ，５ｂ，・・・のすべてを同時に開閉する開閉手段である。受入口開閉手段８は、図１に示す一例においては、受入口５ａ，５ｂ，・・・のすべてを開ける開位置と、すべてを閉じる閉位置とに移動および停止が可能な板状部材を有する。その板状部材が開位置のときには、受入口５ａ，５ｂ，・・・に向かって噴射されたエッチング液のすべてが受入れられる。また、その板状部材が閉位置のときには、受入口５ａ，５ｂ，・・・に向かって噴射されたエッチング液はその板状部材の表面で進行方向が制限されて逸れて流れ受入れられない。

受入口開閉手段８の詳細な一例を図３に斜視図として示す。図３（Ａ）は表側の図であり、図３（Ｂ）は裏側の図である。図３において、８１はシャッター、８２ａ，８２ｂはストッパー、８３ａ，８３ｂは開閉ひも、８４ａ，８４ｂ，・・・はひもガイドである。
シャッター８１は開位置と閉位置とに移動および停止が可能な板状部材の一例である。シャッター８１は円筒部１の外周面に略一致する内面を有する円筒における所定の円弧の範囲を軸方向に切出した形状を有する。シャッター８１は円筒部１の円周方向に移動可能であるが軸方向には移動不可能なように円筒部１によって支持されている。シャッター８１には円筒部１の外周面に沿って落下する重力が作用しているが、開閉ひも８３ａ，８３ｂの張力またはストッパー８２ａ，８２ｂの反作用力によって重力の作用が相殺され開位置または閉位置で停止させることができる。

開閉ひも８３ａ，８３ｂの各々の一端は、図３に示すように、シャッター８１における軸方向の２つの辺の中で、上方に位置する辺の近くにおいて間隔を置いてシャッター８１に接続している。開閉ひも８３ａ，８３ｂはひもガイド８４ａ，８４ｂ，・・・によって円筒部１の軸方向に案内され、円筒部１の外側を越えたエッチング槽の外側において安全に操作可能となっている。開閉ひも８３ａ，８３ｂを引き込むことによりシャッター８１は開位置まで移動し、送り出すことにより閉位置まで移動する。開閉ひも８３ａ，８３ｂの引き込み、送り出し、および停止には、たとえば、ラチェット機構を有する巻取手段を使用することができる。

放出口開閉手段９ａ，９ｂ，・・・は、放出口７ａ，７ｂ，・・・の各々を個別に開閉する開閉手段である。放出口開閉手段９は、図１に示す一例においては、放出口７ａ，７ｂ，・・・の管の部分に設けられた流体遮断機器、すなわちコック（cock）を有する。コックはテーパまたは平行状の弁座を持つ本体の内部に、回転できる栓が収められており、たとえば、栓に連結するノブ（nob）を手操作で９０度回転することにより全開または全閉の状態へ移行することができる。

なお、本発明の計量装置において、エッチング液に接触する部位の材料としてエッチング加工されない耐エッチング性材料（耐腐食性材料）を使用する。この耐エッチング性材料としては、高分子材料（プラスチック、ゴム）、ガラス、セラミック、無機材料、表面処理をした金属材料、それらの複合材料、等を使用することができる。特に、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、等の高分子材料またはそれを主成分とする複合材料は好適である。

以上、構成について説明した。次に、本発明の計量装置における動作と使用方法について説明する。
最初に、本発明の計量装置によって噴射量分布を測定する対象の装置であるグラビアシリンダーのエッチング装置について、図４を参照し、説明しておく。図４において、１１１ａ，１２１ａ，・・・はノズル、１１２，１２２は配管、１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ，・・・はエッチング液、２００はグラビアシリンダーである。
エッチング装置は、図４に示すように、グラビアシリンダー２００を中央に配置し、グラビアシリンダー２００の軸方向と平行方向に２列に配列するノズル１１１ａ，１２１ａ・・・からエッチング液を噴出しグラビアシリンダー２００に噴きかける構造となっている。２列に配列するノズル１１１ａ，１２１ａ・・・には、配管１１２，１２２を通してエッチング液が送給される。このとき、図４に強調して示すように、その送給における上流側のノズルと下流側のノズルとでは噴出量が上流側において多く下流側において少なくなる傾向がある。その相違を相殺する意味で２つの配管１１２，１２２において反対方向からエッチング液を供給する構成となっている。

まず、ステップＳ１において、本発明の計量装置における円筒部分１を中心とする本体部分をエッチング装置に設置する。この設置は、エッチング加工を行うときにグラビアシリンダー２００を設置するのと同じ方法で行われる。すなわち、エッチング装置の駆動軸の先端部分（チャッキングコーン）と、計量装置の本体部分の側面板２ａ，２ｂに設けられた軸孔３ａ，３ｂとを嵌め合わせ保持させることにより設置する。エッチング加工を行うときには、エッチング装置の駆動軸を回転するが、本発明の計量装置によって計量を行うときには駆動軸の回転は行わない。ただし、駆動軸における軸周りの角度は所定の角度、すなわち放出口７ａ，７ｂ，・・・が最も低い位置となる角度とし、計量中にその角度が変化しないように駆動軸の回転を停止させる。

次に、ステップＳ２において、受入口開閉手段８を閉じた状態とし、受入口５ａ，５ｂ，・・・からエッチング液等が新たに液溜部６ａ，６ｂ，・・・に進入しないようにする。
次に、ステップＳ３において、放出口開閉手段９ａ，９ｂ，・・・のすべてを開いた状態とし残留するエッチング液、洗浄水、等があれば出し切っておく。その後、残留するエッチング液がない状態で放出口開閉手段９ａ，９ｂ，・・・のすべてを閉じた状態としておく。

次に、ステップＳ４において、エッチング装置において、エッチング加工を行うときの噴出条件でエッチング液を噴出させる操作を行う。
次に、ステップＳ５において、エッチング液の噴出が定常状態となったところで、受入口開閉手段８を開いて時間計測を開始する。その開いた状態のまま所定の時間を経過させる。
次に、ステップＳ６において、時間計測における時間経過をチェックして所定の時間が経過したところで、受入口開閉手段８を閉じて、時間計測を停止する。
次に、ステップＳ７において、エッチング装置において、エッチング液の噴出を停止させる操作を行う。

次に、ステップＳ８において、エッチング液の噴出が完全に停止し安全が確認されたところで、放出口開閉手段９ａ，９ｂ，・・・の各々を個別に操作して、放出口７ａ，７ｂ，・・・の各々を個別に開いて、液溜部６ａ，６ｂ，・・・の各々に溜まっているエッチング液の量を個別に計量する。
このときの計量は、計量カップ、メスシリンダー、等の計量機器（計量手段）を使用し、放出口７ａ，７ｂ，・・・から放出されるエッチング液の全量を受けた後に、質量、体積、等を状態量として手作業で計量することにより行うことができる。

この手作業は効率化することができる。計量カップ、メスシリンダー、等の計量機器を放出口７ａ，７ｂ，・・・の各々に取付け取外し可能な構造とする。その計量カップ、メスシリンダー、等の計量機器を複数用意して計量開始前に空の状態で放出口７ａ，７ｂ，・・・のすべてに取付けておく。また、放出口開閉手段９ａ，９ｂ，・・・を開いておく。それから、ステップＳ４〜Ｓ７を行う。このとき、計量カップ、メスシリンダー、等の計量機器のすべては、エッチング液の全量を受けた状態となっている。したがって、個別にエッチング液の全量を受ける作業を繰返して行う必要性がなくなり、計量を短時間に効率良く済ませることができる。

計量を行った結果としての噴出量分布の一例を棒グラフとして図５に示す。図５の一例においては、エッチング槽におけるグラビアシリンダー２００の円周面の幅方向（軸方向）の位置、２００ｍｍ（ミリメートル）、４００ｍｍ、６００ｍｍ、８００ｍｍ、１０００ｍｍにおける各々の噴射量は７５０ｍＬ（ミリリットル）、７２０ｍＬ、７２０ｍＬ、７１０ｍＬ、７４０ｍＬである。この噴射量から噴射量分布として中心に比較して周辺部が大きいという計量結果が得られる。この噴射量分布の数値に基づいて、エッチング槽における噴射量分布が許容範囲内となるように噴射量分布の管理を行うことができる。その結果、作業者の思い込み（主観）、熟練度に基づく個人差が完全に排除される。

本発明の計量装置における構成について一例を示す図である。 本発明の計量装置における構成と機能について一例を示す図である。 本発明の計量装置における受入口開閉手段の構成について一例を示す斜視図である。 グラビアシリンダーのエッチング装置における構成についての説明図である。 計量を行った結果としての噴出量分布の一例を棒グラフとして示す図である。

符号の説明

１ 円筒部
２ａ，２ｂ 側面板
３ａ、３ｂ 軸孔
４ａ，４ｂ，・・・ 隔壁板
５ａ，５ｂ，・・・ 受入口
６ａ，６ｂ，・・・ 液溜部
７ａ，７ｂ，・・・ 放出口
８ 受入口開閉手段
９ａ，９ｂ，・・・ 放出口開閉手段
８１ シャッター
８２ａ，８２ｂ ストッパー
８３ａ，８３ｂ 開閉ひも
８４ａ，８４ｂ，・・・ ひもガイド
１１１ａ，１２１ａ，・・・ ノズル
１１２，１２２ 配管
１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ，・・・ エッチング液
２００ グラビアシリンダー

Claims (5)

1. 加工液を噴射して加工対象物を加工する加工装置において、前記加工液の噴射量分布を計量するために使用する計量装置であって、
   前記噴射量分布を計量するための複数の計量箇所の各々に配置して前記噴射された加工液を受入れる受入口と、
   前記受入口のすべてを同時に開閉する受入口開閉手段と、
   前記受入口から受容れた加工液を溜める液溜部と、
   前記液溜部に溜められた加工液を放出する放出口と、
   前記放出口の各々を個別に開閉する放出口開閉手段と、
   を具備することを特徴とする計量装置。
2. 請求項１記載の計量装置において、前記放出口から放出される加工液の液量を計量する計量手段を具備することを特徴とする計量装置。
3. 請求項1または２記載の計量装置において、前記加工液の噴射を受ける本体部分は前記加工対象物と外形が一致し、かつ前記計量箇所は前記加工対象物の加工する表面に一致し、前記受入口は前記表面を開口部とする受入口であることを特徴とする計量装置。
4. 請求項３記載の計量装置において、前記加工対象物はグラビアシリンダーであり、前記本体部分はそのシリンダー表面と外径が一致する円筒形状であり、その円筒の両側面を塞ぐ側面板と内部を仕切る隔壁板とによって前記液溜部を形成し、その円筒外周に設けた開口部を前記受入口とすることを特徴とする計量装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の計量装置において、前記加工液はエッチング液であって、そのエッチング液に接触する部位の材料としてエッチング加工されない耐エッチング性材料を使用することを特徴とする計量装置。
   
   

Images