JP2020146613A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リバースキスグラビア方式の塗布装置において、高速塗布を実現することができる。【解決手段】回転駆動するローラと、液体を収容するメインパンと、を備え、ローラでメインパンから液体を汲み上げて媒体に塗布する塗布装置であって、媒体に塗布する塗布位置よりもローラ回転方向上流側に設けられ、ローラにより汲み上げられた液体の余剰部分を除去する除去部材と、除去部材により除去された余剰部分の液体でありメインパンの外部に出た液体を回収するサブパンと、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、塗布装置に関する。

従来、フィルムや布などの連帳基材（媒体）にインクなどの液体を均一かつ連続的に全面塗布する方法の一つとしてリバースキスグラビア方式という技術が用いられている。

図７は、従来のリバースキスグラビア方式を採用した塗布装置を示す図であり、図７（Ａ）は斜視図、図７（Ｂ）は側面より視認した場合の断面図を示す模式図である。

従来の塗布装置７００は、ローラ状の版胴１、ドクターブレードホルダー２、ドクターブレード２Ａ、版胴１の直下に位置しおり塗布液Ｓを収容するインクパン３、インクパン３を固定して据え置くためのインクパン取付板７０４を有する。

リバースキスグラビア方式では、連帳基材の進行方向（図７（Ｂ）の破線矢印）に対して、版胴１が逆回転方向に回動する。そして版胴１は、インクパン３に収容されている塗布液Ｓをローラ面に付着させて矢印Ａの方向に汲み上げて、版胴１と連帳基材との当接点（塗布位置Ｐ）で連帳基材に塗布する。この動作が連続的に行われることで、全面に塗布液が塗布された連帳基材を生成することができる。

またドクターブレード２Ａが塗布位置Ｐよりも版胴１の回転方向上流側で版胴１のローラ面と当接しており、塗布する前に余剰に汲み上げられた塗布液Ｓを掻き落とす。

塗布速度が低速時、例えば５ｍ／分時には版胴１により汲み上げられた塗布液Ｓは勢いがないため、図８（Ａ）に示すようにドクターブレード２Ａで掻き落とされた後、矢印Ｂのルートを通りそのまま直下のインクパン３に戻ることができる。

一方、例えば５０ｍ／分以上の高速塗布時には、図８（Ｂ）に示すように版胴１により汲み上げられた塗布液Ｓは勢いが増し、ドクターブレード２Ａで掻かれたあと勢いよくドクターブレードホルダー２の下を通過し、矢印Ｃのルートを通ってインクパン３の外側に溢れ出てしまう。

このような理由から、リバースキスグラビア方式の塗布装置では、高速塗布を行うことが困難となっている。

特許文献１には、高速でグラビア塗工を行っても、基材に対して塗工液を均一な厚さで塗工を行える技術が開示されているが、塗布部分の気密性を高めることを目的としており、上記の問題点に関しては言及されていない。

本発明は、リバースキスグラビア方式の塗布装置において、高速塗布を実現することが可能となる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の塗布装置は、回転駆動するローラと、液体を収容するメインパンと、を備え、ローラでメインパンから液体を汲み上げて媒体に塗布する塗布装置であって、媒体に塗布する塗布位置よりもローラ回転方向上流側に設けられ、ローラにより汲み上げられた液体の余剰部分を除去する除去部材と、除去部材により除去された余剰部分の液体でありメインパンの外部に出た液体を回収するサブパンと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、リバースキスグラビア方式の塗布装置において、高速塗布を実現することができる。

第１実施形態の塗布装置の断面を示す模式図である。 第１実施形態の塗布装置の動作態様を説明する図である。 循環機構を設けた態様を説明する図である。 消泡ローラの機能および版胴のローラ面に形成されたセルの形状を示す図である。 ハニカム構造のセルを採用した場合の利点を説明する図である。 第２実施形態の塗布装置を示す上面図である。 従来の塗布装置を示す図である。 従来の塗布装置における高速塗布時の問題点を説明する図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態の塗布装置を示す図であり、側面から視認した場合の断面を示す模式図である。本実施形態の塗布装置１００は、版胴１（ローラ）、ドクターブレード２Ａ（除去部材）、インクパン３（メインパン）を有する。

版胴１は、回転駆動するセラミック製のローラであり、インクパン３から塗布液Ｓ（液体）を汲み上げて、塗布位置Ｐで連帳基材（媒体）に塗布する。ドクターブレード２Ａは、連帳基材に塗布する塗布位置Ｐよりも版胴１のローラ回転方向上流側に設けられ、版胴１により汲み上げられた塗布液Ｓの余剰部分を掻き落として除去する。尚、版胴１には、後述のとおりローラ面にセルが設けられており、ドクターブレード２Ａは、このセル内に収まらなかった塗布液を、余剰部分として掻き落とす。インクパン３は、版胴１の直下に設けられており、塗布液Ｓを収容する容器である。ここまでの構成は、図７に示す塗布装置７００と同様である。

本実施形態の塗布装置１００は、サブインクパン１０４（サブパン）、消泡ローラ１０７（第２ローラ）を有する。また塗布装置１００内の各ユニットの動作を制御する制御部１５０も図１に図示している。

＜サブインクパンおよび循環機構の構成＞
ここでサブインクパン１０４について説明する。サブインクパン１０４は、インクパン３（サブインクパン１０４と区別するため、以降は「メインインクパン３」と称する）の外側に溢れ出た塗布液Ｓを回収する容器である。サブインクパン１０４は、メインインクパン３およびドクターブレードホルダー２の下側に位置するように設けられており、側壁１０４Ｂがドクターブレードホルダー２よりも外側方向（図１の右側方向）に迫り出した構造となっている。またサブインクパン１０４は、底面板１０４Ｃを傾斜させた形状としており、最端部１０４Ａが最も下側となるように設けられている。

図２に示すように、塗布液Ｓは版胴１の回動により矢印Ａの方向に汲み上げられる。そして余剰に汲み上げられた塗布液Ｓは、ドクターブレード２Ａにより掻き落とされるが、この余剰の塗布液Ｓは、５０ｍ／分の高速塗布時においてはドクターブレードホルダー２の下を通過して矢印Ｃに示すルートを通り、メインインクパン３の外側に溢れ出る。本実施形態のように、ドクターブレードホルダー２の直下を含むように、塗布液Ｓを回収するためのサブインクパン１０４を設けることで、外側に溢れ出た塗布液Ｓがサブインクパン１０４に収容される。またサブインクパン１０４に収容された塗布液Ｓは、重力により底面板１０４Ｃの傾斜面を伝って最端部１０４Ａの１か所に集約される。

また、図３に示すようにサブインクパン１０４に回収されている塗布液Ｓをメインインクパン３に戻す循環動作を実施する循環機構３００（循環手段）を設けてもよい。図３の例では、サブインクパン１０４の最端部１０４Ａに排水口を設け、当該排水口とインク循環ポンプ３１０とをホース３０１Ａで接続する。そしてインク循環ポンプ３１０にホース３０１Ｂの一方の端部を接続し、ホース３０１Ｂの他方の端部をメインインクパン３の開口部に設置する。

循環機構３００は、ホース３０１Ａを介して最端部１０４Ａにたまった塗布液Ｓをインク循環ポンプ３１０で汲み上げる。そして循環機構３００は、インク循環ポンプ３１０で汲み上げた塗布液Ｓを、ホース３０１Ｂを介してメインインクパン３にまで戻す。

また図３に示すように、最端部１０４Ａにたまった塗布液Ｓの液面までの距離を計測する塗布液量検知センサ３２０（検出手段）を設けてもよい。塗布液量検知センサ３２０で検出した塗布液Ｓの液面高さが一定量を上回ったら、インク循環ポンプ３１０が動作して塗布液Ｓを汲み上げる。また塗布液Ｓの液面高さが一定量でない場合、インク循環ポンプ３１０による汲み上げを停止する。このような制御は、制御部１５０に塗布液量検知センサ３２０とインク循環ポンプ３１０とを電気的に接続し、制御部１５０が指示信号を各ユニットに出力することで行われる。

ここで、本実施形態のメリットについて説明する。単純に考えるのであれば、メインインクパン３の容積を塗布液が溢れ出さない程度に巨大なものに変更することで、５０ｍ／分以上の高速塗布を行うことができる。しかしながら、この場合、塗布液の使用量（メインインクパン３に入れる塗布液Ｓの量）が増えてしまう。使用中の塗布液は外気に曝されるため劣化するが、メインインクパン３の容積を増加して使用量を多くすると、その分劣化する塗布液の量も多くなり、一度に多くを消費することになる。本実施形態を適用することにより、塗布する際に必要となる塗布液の使用量を現状よりも増加させずに済む。

＜消泡ローラの構成＞
次に消泡ローラ１０７について説明する。５０ｍ／分以上の高速塗布時には、塗布液Ｓの内部で気泡が発生し、版胴１のローラ面に形成されているセル（後述の符号４１０など）の内部に気泡が入り込み、塗布量にバラつきが生じる問題がある。

そこで本実施形態では、図４に示すように、版胴１の左右下部に、版胴１のローラ面４０１と当接して回動する２本の消泡ローラ１０７を設け、ローラ面４０１に形成されているセル４１０に強制的に塗布液Ｓを押し込む構造とする。版胴１と消泡ローラ１０７とを、メインインクパン３に収容されている塗布液Ｓの中で相互に当接させることで、セル４１０に強制的に塗布液Ｓを押し込むことができる。消泡ローラ１０７の駆動は、版胴１の連れ周り構造とし、消泡ローラ１０７のローラ面の材質は伸縮可能なシリコンゴムとする。またゴム硬度２５〜４０度の柔らかい材質を消泡ローラ１０７のローラ面に採用している。

＜版胴のローラ面の形状＞
版胴１のローラ面４０１は、４００線／インチ〜８００線／インチの６０度のハニカム構造のセル４１０が面全域に施されたセラミック製としている。従来のリバースキスグラビア方式で用いられる版胴は、図５（Ａ）の符号５０１に示すようにローラの回転軸に対して４５度傾斜した斜線型(１５０〜５００線／インチ)の表面形状を用いることが一般的である。このように斜線型とすることで、塗布液Ｓが斜線を伝ってローラ面の全域に染み渡ることができる。これにより、粘度の高い２０ｍＰａ・ｓ以上の液体の場合でも塗布液Ｓの流動性がよくなる。

一方、従来の斜線型のローラ面で塗布すると、版胴１の回転により、回転方向の後続となる側に塗布液Ｓが寄る傾向となる。この傾向により、図５（Ａ）に示すように連帳基材４５０の一方の端部では塗布厚が厚くなり、他方の端部では塗布厚が薄くなる。すなわち、連帳基材４５０の両端部分で塗布厚に差が生じる。

連帳基材４５０の両端部分については、後工程でスリットし廃棄するため商品として問題視されない。しかしながら、塗布後の連帳基材４５０を一時的に巻き取るときに、一端側は塗布厚が厚いため巻取り厚みもその分厚くなり、他端側は塗布厚が薄いため巻取り厚みもその分薄くなる。よって、巻き崩れや巻取り後の仕上がり具合が悪くなる。

これに対し、本実施形態では、図５（Ｂ）に示すように版胴１のローラ面が６０度ハニカム構造のセル４１０となるように彫刻されているので、連帳基材４５０の全域にわたり塗布のムラ（塗布厚に差）を緩和することができる。よって巻取り時の巻き崩れや仕上がり具合の悪化の問題も解消される。

＜第２実施形態＞
図６は塗布装置１００の上面視図である。版胴１の長手方向の長さとドクターブレード２Ａ（太枠斜線で図示）の長手方向の長さは、共に同一の長さＬとなるように設計されている。

ここで、仮に版胴１に対してドクターブレード２Ａの方が短いと、版胴１のローラ面に掻き取りのできない領域が生じて塗布液Ｓの余剰分がローラ面に残ってしまう。逆に版胴１に対してドクターブレード２Ａの方が長いと、版胴１のローラ端面６０１に塗布液Ｓが溜まってしまうという問題がある。このことから、版胴１の長手方向の長さとドクターブレード２Ａの長手方向の長さは同一となるように設計される。

このように版胴１とドクターブレード２Ａの長さを同一にするのが最良であるが、それでも若干ではあるがドクターブレード２Ａで掻き取りのできなかった塗布液Ｓが版胴１のローラ端面６０１に徐々に堆積し、やがて版胴１の回転軸端部６０２まで到達し、軸の回転遠心力により塗布液Ｓが飛散してしまう。特に高速回転を行う場合、この問題が顕著にあらわれる。

そこで第２実施形態では、版胴１のローラ端面６０１に当接するように版胴サイドドクター６５０（第２除去部材）を両サイドに設ける（図６では網掛けで図示）。版胴サイドドクター６５０は、版胴１のローラ端面６０１と当接しており、版胴１のローラ端面６０１に塗布液Ｓが堆積する前に掻き落とす。本実施形態では、この掻き落とされた塗布液Ｓをサブインクパン１０４に落下させる構造としている。これにより、版胴１の回転による塗布液Ｓの飛散を抑制することができる。

上記各実施形態により、バースキスグラビア方式の塗布装置において、高速塗布によって媒体に塗布されなかった余剰の塗布液が溢れたり飛散したりしても、当該塗布液を規定の収容部で回収することができる。これにより、高速塗布を実現することができる。

１：版胴
２：ドクターブレードホルダー
２Ａ：ドクターブレード
３：メインインクパン
１００：塗布装置
１０４：サブインクパン
１０７：消泡ローラ
１５０：制御部
３００：循環機構
３１０：インク循環ポンプ
３２０：塗布液量検知センサ
４０１：ローラ面
４１０：セル
４５０：連帳基材
６０１：ローラ端面
６０２：回転軸端部
６５０：版胴サイドドクター
Ｐ：塗布位置
Ｓ：塗布液

特開２００３−２３６４２８号公報

Claims (6)

1. 回転駆動するローラと、液体を収容するメインパンと、を備え、前記ローラで前記メインパンから液体を汲み上げて媒体に塗布する塗布装置であって、
   前記媒体に塗布する塗布位置よりもローラ回転方向上流側に設けられ、前記ローラにより汲み上げられた液体の余剰部分を除去する除去部材と、
   前記除去部材により除去された余剰部分の液体であり前記メインパンの外部に出た液体を回収するサブパンと、
   を備える塗布装置。
2. 請求項１に記載の塗布装置において、
   さらに、前記サブパン内の液体を前記メインパンに戻す循環手段を有することを特徴とする塗布装置。
3. 請求項２に記載の塗布装置において、
   さらに、前記サブパン内の液体の量を検出する検出手段を有し、
   前記循環手段は、前記液体の量が一定量を超えて検出された場合に前記サブパン内の液体を前記メインパンに戻す循環動作を行い、前記液体の量が前記一定量を超えない場合に前記循環動作を停止することを特徴とする塗布装置。
4. 請求項１に記載の塗布装置において、さらに、
   前記ローラのローラ端面と当接しており、前記ローラ端面に付着した液体を除去する第２除去部材を有することを特徴とする塗布装置。
5. 請求項１に記載の塗布装置において、
   前記ローラのローラ面と当接して回動する第２ローラを有し、
   前記第２ローラは、前記メインパンに収容されている液体の中で前記ローラと当接することを特徴とする塗布装置。
6. 請求項１に記載の塗布装置において、
   前記ローラのローラ面には、ハニカム構造のセルが形成されていることを特徴とする塗布装置。