JP3826455B2 - グラビア塗布装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プリントメディア用インクリボンのインク塗料をグラビア塗布方式によりベタでパターン印刷し、連続走行する支持体上に塗膜を形成するグラビア塗布装置及びその製造方法に係り、特にグラビアロールの構造を改良したグラビア塗布装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、塗料をベタでパターン印刷し連続走行する支持体上に塗膜を形成する装置として、グラビア塗布装置が知られている。このグラビア塗布装置は、グラビアロールの表面の任意の部分に、図５に示すような凹部状のセル１を形成し、このセル１に塗料を付着保持させて、これをベースフィルム等の支持体上に転写することによって塗膜を形成するものである。
【０００３】
グラビアロールの表面に凹部状のセル１を形成する製版工程を行う際、一般的にセル１が塗料を保持できるようにするため、さらにドクターがセル１内に落ち込まないようにするために、セル１，１間にドテ部２が設けられている。そして、このようなドテ部２の存在は、相隣接するセル１同士の塗料のつながりの妨げとなり、各セル１から転写される塗料のレベリングが良好に行えないので、通常はドテ部２の幅を狭く形成することにより上記欠点を補い、脱落部分のないベタ塗膜を得るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、グラビア塗布装置が使用される分野では、生産性の向上を図るため、塗布スピードの高速化が要求されている。ところが、従来のグラビア塗布装置にあっては、塗料を転写する際には、セル内塗料の表面に支持体が接触し転写していくが、塗布スピードを高速化することにより支持体との接触が不充分となり、セルから塗料を引きずり出すことができず、転写不良が発生する。そして、充分なレベリングが行われず、塗膜の脱落やスジ状の塗膜ムラが発生するという問題があった。
【０００５】
さらに、プリントメディア用のインクリボンのインク層塗布のように、転写後のスムージング装置を装備していないパターン印刷においては、転写時に発生する不良はそのまま製品の塗膜欠陥として残存し、製品品質を阻害する致命的な欠陥になるという問題があった。このような致命的欠陥を防止する対策として、インク層の二度塗りが一般に行われているが、二度塗りを施さなくとも致命的欠陥を防止することができる塗布装置の開発が望まれていた。
【０００６】
この発明は、上記課題を解消するためになされたものであって、ベタのパターン印刷において塗布スピードを高速化しても転写不良が発生することが無く、優れたレベリング性能を有しており、支持体上に良好な塗膜を形成することができるグラビア塗布装置及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、この発明によれば、グラビアロールの表面に形成されたセルに塗料を付着保持し、これに接触して回転するバックロールとの間を連続走行する支持体上に、ベタでパターン印刷して塗膜を形成するグラビア塗布装置において、前記セル間に形成された中間部の表面のみを凹凸状粗面に形成することにより達成される。
【０００８】
上記構成によれば、グラビアロールの表面に形成されたセルの中間部の表面のみを凹凸状粗面に形成し、中間部にも塗料の保持機能を付与しているので、セル間の塗料につながりを持たせてレベリング性能を改善することができる。また、支持体が塗料と接触する面積を増加させることにより、転写性能をも改善することができる。
また、上記構成によれば、グラビアロールのセルの中間部の表面のみを凹凸状粗面に形成することによって、セルの塗料を保持する力が増大せず、セルから支持媒体に対する塗料の転写性が良好となる。これにより、上記構成によれば、塗膜の脱落やスジ状の塗膜むら等の欠陥がなく、レベリング性能の良好な塗膜面を転写速度が速くても形成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の参考例について添付図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、参考例のグラビア塗布装置の構成を示す概略図である。このグラビア塗布装置１１には、塗料１２を収容する塗料槽１３と、この塗料槽１３内の塗料１２に浸漬されて、その表面に形成されたセル１５に塗料を付着保持するグラビアロール１４と、このグラビアロール１４に接触して余剰分の塗料１２を掻き取るドクター１７と、グラビアロール１４に圧接され、このグラビアロール１４の回転に伴って回転するバックロール１６とが備えられている。そして、グラビアロール１４とバックロール１６との間には、塗膜を形成する支持体としてのベースフィルム１８が連続供給される。
【００１１】
このベースフィルム１８上に塗膜を形成するには、先ず、グラビアロール１４を図示矢印の方向に回転させ、セル１５に塗料１２を充填すると共に、余剰分の塗料１２をドクター１７によって掻き取る。次に、グラビアロール１４とバックロール１６との間で連続走行しているベースフィルム１８上に、バックロール１６の圧接によりグラビアロール１４のセル１５に充填された塗料１２を転写する。
【００１２】
グラビアロール１４の表面には、図２に示すように、部分的に複数のセル１５が形成されている。各セル１５は凹部として形成され、相隣接するセル１５，１５間には隆起した中間部であるドテ部１９が形成されている。尚、図２において、セル１５は矩形状の凹部として形成されているが、これに限るものではなく、後述するようにハニーカム状の凹部に形成しても良い。
【００１３】
次に、この参考例のグラビア塗布装置の製造方法について説明する。先ず、グラビアロール１４の表面に、例えばエッチングにより複数のセル１５を形成する製版工程を行う。
この製版工程の後、研磨剤（＃７０〜＃２２０）を回転しているグラビアロール１４に液体とともに吹き付け、ドテ部１９の表面に、図２に示したような凹凸状粗面２０を形成する液体ホーニング工程を行う。そして、グラビアロール１４の表面の磨耗防止を図るために、その表面にメッキ層を形成するクロムメッキ工程を行う。このグラビア塗布装置の製造方法では、セル１５を形成する製版工程の後に、凹凸状粗面２０を形成する液体ホーニング工程を行っているので、グラビアロール１４のセル１５の内面及びドテ部１９の表面に凹凸状粗面２０が形成される。
【００１４】
尚、このグラビア塗布装置の製造方法では、液体ホーニング工程及びクロムメッキ工程を順に行っているが、これに限るものではなく、例えばクロムメッキ工程の後に液体ホーニング工程を行っても良い。さらに、これらの工程の後、突起部を平滑化するために、超仕上げ工程を行っても良い。但し、この場合には、ドテ部１９の表面に形成した凹凸状粗面２０を損なわないように、柔らかい砥石（＃３０００〜＃５０００）を使用することが望ましい。
【００１５】
上述した参考例のグラビア塗布装置で塗膜を形成し、塗膜形成状況の確認実験を行った。塗膜形成状況の確認実験は、下記表１に示す条件で行った。尚、サンプル１及びサンプル２は、液体ホーニング処理を行っていないグラビアロールを用いたものであり、図６はその表面状態を示す顕微鏡写真である。サンプル３〜サンプル８は、液体ホーニング処理を行ったグラビアロールを用いたものであり、図３はその表面状態を示す顕微鏡写真である。
【００１６】
また、サンプル１及びサンプル３，４，５では、セル形状がハニーカム形状であり、線数１３３Ｌ／ｉｎｃｈ、版深４０μｍ、ドテ幅１５μｍ、スクリーン角度９０度のグラビアロールを用いた。サンプル２及びサンプル６，７，８では、セル形状がハニーカム形状であり、線数１３３Ｌ／ｉｎｃｈ、版深４０μｍ、ドテ幅３０μｍ、スクリーン角度９０度のグラビアロールを用いた。
【００１７】
さらに、塗膜は単層塗布で形成し、塗膜形成用として以下の組成のインクリボン用塗料を調整した。
染料（スチリル系染料） ５重量部
ポリビニルブチラール ５重量部
メチルエチルケトン ４５重量部
トルエン ４５重量部
【００１８】
下記表１に確認実験の結果を示しており、実施結果は塗膜を目視で観察することにより評価した。この評価において、塗布欠陥が発生した場合は×で表し、問題がない場合は○で表した。
【表１】

【００１９】
表１に示すように、サンプル１では、ドテ部の表面がほぼ平滑なものを対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。一方、塗布速度１８０ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視で欠陥の発生が確認された。サンプル２でも、ドテ部の表面がほぼ平滑なものを対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎおよび１８０ｍ／ｍｉｎの双方において、１．０μｍの塗膜が形成され、目視で欠陥の発生が確認された。
【００２０】
サンプル３では、十点平均表面粗さで２μｍ〜３μｍの凹凸状粗面を対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。一方、塗布速度１８０ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視で欠陥の発生が確認された。サンプル４では、十点平均表面粗さで３μｍ〜１０μｍの凹凸状粗面を対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎおよび１８０ｍ／ｍｉｎの双方において、１．０μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。
【００２１】
サンプル５では、十点平均表面粗さで１０μｍ〜１３μｍの凹凸状粗面を対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎでは、１．１μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。一方、塗布速度１８０ｍ／ｍｉｎでは、１．１μｍの塗膜が形成され、目視で欠陥の発生が確認された。尚、双方の速度において、ドクターにキズが入っているのが確認された。サンプル６では、サンプル３と同様に、十点平均表面粗さで２μｍ〜３μｍの凹凸状粗面を対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。一方、塗布速度１８０ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視で欠陥の発生が確認された。
【００２２】
サンプル７では、サンプル４と同様に、十点平均表面粗さで３μｍ〜１０μｍの凹凸状粗面を対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎおよび１８０ｍ／ｍｉｎの双方において、１．０μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。サンプル８では、サンプル５と同様に、十点平均表面粗さで１０μｍ〜１３μｍの凹凸状粗面を対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎでは、１．１μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。一方、塗布速度１８０ｍ／ｍｉｎでは、１．１μｍの塗膜が形成され、目視で欠陥の発生が確認された。尚、双方の速度において、ドクターにキズが入っているのが確認された。
【００２３】
以上のように、セルの内面及びドテ部の表面に凹凸状粗面を形成したサンプル３〜サンプル８では、凹凸状粗面の処理を行っていないサンプル１〜サンプル２のよりの極めて良好な塗膜形成を行うことができた。特に、十点平均表面粗さが３μｍ〜１０μｍの範囲の凹凸状粗面では、塗布速度を１８０ｍ／ｍｉｎに高速化しても良好な塗膜を形成することができた。
【００２４】
上述した参考例では、上述したグラビアロール１４の製版後にドテ部１９の凹凸状粗面２０の形成のための液体ホーニング工程を行っているため、ドテ部１９のみならずセル１５にまで研削力が及び、セル１５の形状崩れや内面の粗面化される。通常、セル１５の形状は、使用される塗料の性状や要求される塗膜の状態に応じて最適に形成されており、またセル１５の内面は、粗面過ぎると塗料の保持力が増大して転移性が悪化するため、ある程度滑らかな面に形成される方がよい。セル１５の形状崩れや内面の粗面化が発生すると、塗料の転写性が悪化して本来の効果を減少させることになる。
【００２５】
そこで、本発明では、グラビアロールのセルの内面まで凹凸状粗面を形成せず、ドテ部の表面のみに凹凸状粗面を形成する。以下に、本発明のグラビア塗布装置及びグラビア塗布装置の製造方法について説明する。尚、以下に述べる実施の形態は、この本発明の好適な形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
本発明のグラビア塗布装置は、上述した参考例のグラビア塗布装置１１の構成と同じであり、図２を参照して、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
本発明のグラビア塗布装置１１の製造方法は、先ず、グラビアロール１４の表面に、メッキ層を形成する銅メッキ工程を行い、その後に凹凸状粗面２０を形成する液体ホーニング工程を行う。この液体ホーニング工程の後、製版工程を行い、クロムメッキ工程を行う。これにより、図４に示したようにドテ部１９のみに凹凸状粗面２０を形成することができ、セル１５の形状崩れや内面の粗面化を防止することができる。
【００２６】
尚、本発明のグラビア塗布装置の製造方法では、銅メッキ工程の後に液体ホーニング工程を行っているが、これに限るものではなく、製版工程の直前であればいつ行っても良い。さらに、これらの工程の後、突起部を平滑化するために、超仕上げ工程を行っても良い。但し、この場合には、ドテ部１９の表面に形成した凹凸状粗面２０を損なわないように、柔らかい砥石（＃３０００〜＃５０００）を使用することが望ましい。
【００２７】
上述した本発明のグラビア塗布装置で塗膜を形成し、塗膜形成状況の確認実験を行った。塗膜形成状況の確認実験は、下記表２に示す条件で行った。尚、比較例１は液体ホーニング処理を行っていないグラビアロールを用いたものであり、比較例２，３，４は製版処理の後に液体ホーニング処理を行ったグラビアロールを用いたものである。一方、各実施例は、製版処理の前に液体ホーニング処理を行ったグラビアロールを用いたものである。
【００２８】
また、各比較例及び各実施例では、セル形状がハニーカム形状であり、線数１３３Ｌ／ｉｎｃｈ、版深４０μｍ、ドテ幅１５μｍ、スクリーン角度９０度のグラビアロールを用いた。さらに、塗膜は単層塗布で形成し、塗膜形成用として以下の組成のインクリボン用塗料を調整した。
染料（スチリル系染料） ５重量部
ポリビニルブチラール ５重量部
メチルエチルケトン ４５重量部
トルエン ４５重量部
【００２９】
下記表２に確認実験の結果を示しており、実施結果は塗膜を目視で観察することにより評価した。この評価において、塗布欠陥が発生した場合は×で表し、問題がない場合は○で表した。
【表２】

【００３０】
表２に示すように、比較例１では、ドテ部の表面がほぼ平滑なものを対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。一方、塗布速度１８０ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視で欠陥の発生が確認された。比較例２では、十点平均表面粗さで２μｍ〜３μｍの凹凸状粗面を対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。一方、塗布速度１８０ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視で欠陥の発生が確認された。
【００３１】
比較例３では、十点平均表面粗さで３μｍ〜１０μｍの凹凸状粗面を対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎ及び１８０ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。一方、塗布速度２１０ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視で欠陥の発生が確認された。比較例４では、十点平均表面粗さで１０μｍ〜１３μｍの凹凸状粗面を対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎでは、１．１μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。一方、塗布速度１８０ｍ／ｍｉｎでは、１．１μｍの塗膜が形成され、目視で欠陥の発生が確認された。尚、双方の速度において、ドクターにキズが入っているのが確認された。
【００３２】
これに対し、実施例１では、十点平均表面粗さで２μｍ〜３μｍの凹凸状粗面を対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。一方、塗布速度１８０ｍ／ｍｉｎでは、１．０μｍの塗膜が形成され、目視で欠陥の発生が確認された。実施例２では、十点平均表面粗さで３μｍ〜１０μｍの凹凸状粗面を対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎ、１８０ｍ／ｍｉｎ及び２１０ｍ／ｍｉｎにおいて、１．０μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。
【００３３】
実施例３では、十点平均表面粗さで１０μｍ〜１３μｍの凹凸状粗面を対象として塗膜形成を行った。塗布速度１００ｍ／ｍｉｎでは、１．１μｍの塗膜が形成され、目視結果は良好であった。一方、塗布速度１８０ｍ／ｍｉｎでは、１．１μｍの塗膜が形成され、目視で欠陥の発生が確認された。尚、双方の速度において、ドクターにキズが入っているのが確認された。以上のように、ドテ部の表面のみに凹凸状粗面を形成した各実施例においては、極めて良好な塗膜形成を行うことができた。特に、十点平均表面粗さが３μｍ〜１０μｍの範囲の凹凸状粗面では、塗布速度を２１０ｍ／ｍｉｎにさらに高速化しても良好な塗膜を形成することができた。
【００３４】
尚、セル１５の形成方法としては、エッチングの他に機械彫刻を採用することができる。また、凹凸状粗面２０の形成方法としては、液体ホーニングの他に、例えばサンドブラストやショットブラスト等を採用することができる。以上述べたように、グラビアロール１４の表面に形成されたセル１５，１５間に位置するドテ部１９の表面のみに凹凸状粗面２０に形成し、ドテ部１９にも塗料１２の保持機能を付与することにより、セル１５，１５間の塗料１２につながりを持たせてレベリング性能を改善することができる。また、ベースフィルム１８の塗料１２と接触する面積が増加するので、転写性能を改善することができる。
【００３５】
即ち、本発明のグラビアロール１４を使用することにより、塗膜の脱落やスジ状の塗膜ムラ等の欠陥が無く、レベリング性能の良好な塗膜面を得ることができる。また、ドテ部１９に塗料１２の保持機能があることから、ドテ部１９の幅が多少広くなる等の製版精度にも影響されることなく、ベタのパターン印刷において、転写性能を向上させることができ、塗布の高速化を図ることができる。また、本発明のグラビアロール１４は、ドテ部１９のみに凹凸状粗面２０を形成しているため、セル１５の内面及びドテ部１９の表面に凹凸状粗面２０を形成した参考例よりも、セル１５からベースフィルム１８に対する塗料１２の転写性が良くなり、塗膜の脱落やスジ状の塗膜ムラ等の欠陥が無く、転写速度が高速であってもレベリング性能の良好な塗膜面を得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、グラビアロールのセルの中間部の表面のみを凹凸状粗面に形成することによって、セルの塗料を保持する力が増大せず、セルから支持媒体に対する塗料の転写性が良好となるため、ベタのパターン印刷において塗布スピードを高速化しても転写不良が発生することが無く、優れたレベリング性能を有しており、支持体上に良好な塗膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例のグラビア塗布装置の実施形態の構成を示す概略図。
【図２】図１に示すグラビアロールのセルを拡大して示す第１の一部破断斜視図。
【図３】図２に示すグラビアロールのセルの表面状態を示す顕微鏡写真。
【図４】本発明のグラビアロールのセルを拡大して示す第２の一部破断斜視図。
【図５】従来のグラビアロールのセルを拡大して示す一部破断斜視図。
【図６】従来のグラビアロールのセルの表面状態を示す顕微鏡写真。
【符号の説明】
１１・・・グラビア塗布装置、１２・・・塗料、１３・・・塗料槽、１４・・・グラビアロール、１５・・・セル、１６・・・バックロール、１７・・・ドクター、１８・・・支持体（ベースフィルム）、１９・・・ドテ部、２０・・・凹凸状粗面

Claims (5)

1. グラビアロールの表面に形成されたセルに塗料を付着保持し、これに接触して回転するバックロールとの間を連続走行する支持体上に、ベタでパターン印刷して塗膜を形成するグラビア塗布装置において、
   前記セル間に形成された中間部の表面のみを凹凸状粗面に形成したことを特徴とするグラビア塗布装置。
2. 前記中間部の表面粗度が、十点平均表面粗さで３μｍ〜１０μｍの凹凸である請求項１に記載のグラビア塗布装置。
3. グラビアロールの表面に形成されたセルに塗料を付着保持し、これに接触して回転するバックロールとの間を連続走行する支持体上に、ベタでパターン印刷して塗膜を形成するグラビア塗布装置の製造方法において、
   前記グラビアロールの表面に凹部状のセルを形成する製版工程の前に、前記グラビアロールの表面に凹凸状粗面を形成する工程を行い、前記セル間に形成された中間部のみを凹凸状粗面に形成することを特徴とするグラビア塗布装置の製造方法。
4. 前記グラビアロールの表面粗度が、十点平均表面粗さで３μｍ〜１０μｍの凹凸である請求項３に記載のグラビア塗布装置の製造方法。
5. 前記凹凸状粗面の形成工程が、液体ホーニング工程である請求項３又は請求項４に記載のグラビア塗布装置の製造方法。

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