JP5004362B2 - グラビア製版ロールの全自動製造システム - Google Patents

Description

本発明は、クロムメッキを用いることなく、充分な強度を有する表面強化被覆層を具備することができるようにしたグラビア製版ロールの全自動製造システムに関し、特にクロム層に替わる表面強化被覆層として二酸化珪素被膜層を設けるようにしたグラビア製版ロールの全自動製造システムに関する。

従来のグラビア製版ロールの製造工程は、中空ロールを脱脂処理して硫酸銅メッキを付け、砥石研磨装置で精密円筒加工を行ってから、感光膜を塗布形成し、レーザー露光により画像を焼き付け、現像し、腐食してセルを形成し、レジスト剥離し、クロムメッキを付け、ペーパー研磨により砂目を立てて取り出すことが行われていた。鉄の中空ロールにあっては脱脂処理し、ニッケルメッキを付けてから硫酸銅メッキを付け、又、アルミの中空ロールにあっては、ジンケート法又はアノダール法のメッキ前処理を行なってから硫酸銅メッキを付けるという処理工程が行われていた。

グラビア印刷では、グラビア製版ロール（グラビアシリンダー）に対し、製版情報に応じた微小な凹部（グラビアセル）を形成して版面を製作し当該グラビア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。一般的なグラビア製版ロールにおいては、アルミニウムや鉄などの金属製中空ロールの表面に版面形成用の銅メッキ層（版材）を設け、該銅メッキ層にエッチングによって製版情報に応じ多数の微小な凹部（グラビアセル）を形成し、次いでグラビア製版ロールの耐刷力を増すためのクロムメッキによって硬質のクロム層を形成して表面強化被覆層とし、製版（版面の製作）が完了する。しかし、クロムメッキ工程においては毒性の高い六価クロムを用いているために、作業の安全維持を図るために余分なコストがかかる他、公害発生の問題もあり、クロム層に替わる表面強化被覆層の出現が待望されているのが現状である。

一方、ペルヒドロポリシラザン溶液を金属や樹脂等の基体に塗布し、大気中もしくは水蒸気を含む雰囲気中で熱処理し二酸化珪素の被膜を形成する方法は公知であり（特許文献１〜４）、この硬質で強靱な二酸化珪素（ＳｉＯ₂）被膜によって自動車等の乗物の外装内装の保護膜、メガネフレーム等の金属製装飾品の劣化防止膜、建築物の内装外装の劣化・汚れ防止膜等や各種基板、例えば、各種金属部材、各種プラスチック部材、各種セラミック部材、太陽電池用基板、各種光導波路用基板、液晶用基板等を被覆する技術が知られている（特許文献１〜４）。しかし、グラビア製版ロール（グラビアシリンダー）の製造において、銅メッキ層にペルヒドロポリシラザン溶液を用いて二酸化珪素被膜を形成し、クロム層に替わる表面強化被覆層として用いる技術はいまだ開発されていない。

そこで、本願出願人は鋭意研究を進めた結果、ペルヒドロポリシラザン溶液を用いてグラビアシリンダーの銅メッキ層に二酸化珪素被膜を形成し、表面強化被覆層として用いる技術を提案した（特許文献１１）。

一方、本願出願人は、往復旋回自在な産業用ロボット及び円錐面の母線に被製版ロールの面長方向が一致するように多数本の被製版ロールをロールパレットに斜めに円周配列に立て掛けることができるターンテーブル式のロールストック装置と砥石研磨装置を備え、産業用ロボットが、ロールストック装置にストックされた被製版ロールを取り出して装置への受け渡しを行い、硫酸銅メッキ−研磨−感光膜塗布−レーザーによる画像焼付け−現像−エッチングの工程により製版を行うグラビア印刷用被製版ロールのメッキ工場及びグラビア製版工場を提案している（特許文献５）。

また、本願出願人は、往復旋回自在な産業用ロボット及びロール入出装置と多数本の被製版ロールをストックすることができるロールストック装置と砥石研磨装置を備え、産業用ロボットが、ロールストック装置にストックされた被製版ロールを取り出して装置への受け渡しを行い、硫酸銅メッキ−研磨−感光膜塗布−レーザーによる画像焼付け−現像−エッチングの工程により製版を行うグラビア印刷用被製版ロールのメッキ工場を提案している（特許文献６）。

さらに、本願出願人は、往復旋回自在な産業用ロボット及び円錐面の母線に被製版ロールの面長方向が一致するように多数本の被製版ロールをロールパレットに斜めに円周配列に立て掛けることができるターンテーブル式のロールストック装置と砥石研磨装置を備え、産業用ロボットが、ロールストック装置にストックされた被製版ロールを取り出して装置への受け渡しを行い、硫酸銅メッキ−研磨−感光膜塗布−レーザーによる画像焼付け−現像−エッチング−レジスト剥離−ニッケル合金メッキ−焼入れの工程により製版を行うグラビア印刷用被製版ロールのメッキ工場及びグラビア製版工場を提案している（特許文献７）。

その他にも、本願出願人は、メッキラインが設置された部屋と隣接する部屋に、少なくとも、レーザー露光装置と感光膜塗布装置とロール載置台と被製版ロールを両端チャックしてハンドリングする走行形産業用ロボットを備え、走行形産業用ロボットにより部屋内の装置との間で、並びに、メッキラインが設置された部屋との間で被製版ロールの授受を行うように構成されているグラビア製版工場なども提案している（特許文献８）。

しかしながら、ペルヒドロポリシラザン溶液を用いてグラビアシリンダーの銅メッキ層に二酸化珪素被膜を形成し、表面強化被覆層として用いる技術を全自動化し、夜間であっても無人操業が可能なグラビア製版ロールの全自動製造システムはいまだ開発されていない。
特開２００１−０８９１２６ 特開２００２−１０５６７６ 特開２００３−１９７６１１ 特開２００３−３３６０１０ 特開２００４−２２３７５１ 特開２００４−２２５１１１ 特開２００４−２３２０２８ 特開平１０−１９３５５１ 特開２００２−２０５３６９ 特公昭５７−３６９９５ ＷＯ２００７／０１３３３３

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、ペルヒドロポリシラザン溶液を用いてグラビアシリンダーの銅メッキ層に二酸化珪素被膜を形成し、表面強化被覆層として用いる技術を全自動化し、夜間であっても無人操業が可能なグラビア製版ロールの全自動製造システム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、本発明のグラビア製版ロールの全自動製造システムは、グラビア印刷に用いられるグラビア製版ロールを製造するための全自動グラビア製版ロール製造システムであって、中空ロールに銅メッキをするための銅メッキ形成手段と、前記銅メッキがされた中空ロールにグラビアセルを形成するためのグラビアセル形成手段と、前記グラビアセルが形成された中空ロールにペルヒドロポリシラザン塗布膜を形成するためのペルヒドロポリシラザン塗布手段と、前記ペルヒドロポリシラザン塗布膜が形成された中空ロールを加熱することにより二酸化珪素被膜の形成を行うための被膜形成熱処理手段と、前記銅メッキ形成手段に中空ロールを自動的に移載する第一自動移載手段と、前記銅メッキ形成手段において銅メッキされた中空ロールを前記グラビアセル形成手段に自動的に搬送する自動搬送手段と、前記グラビアセル形成手段においてグラビアセルが形成された中空ロールを前記ペルヒドロポリシラザン塗布手段及び前記被膜形成熱処理手段に自動的に移載するための第二自動移載手段と、を含むことを特徴とする。

中空ロール（版母材）の銅メッキ形成手段としては、従来公知の銅メッキ層が使用できる（例えば、特許文献５〜１０）。グラビアセルの形成は、エッチング法又は電子彫刻法によって行えばよい。ここでエッチング法は、銅メッキされた中空ロールの版胴面に感光液を塗布して直接焼き付けた後、エッチングしてグラビアセルを形成する方法である。電子彫刻法は、デジタル信号によりダイヤモンド彫刻針を機械的に作動させグラビアシリンダー（グラビア製版ロール）の銅表面にグラビアセルを彫刻する方法である。したがって、エッチング法によるグラビアセル形成手段としては、従来公知の感光膜塗布装置及びレーザー露光装置が挙げられる。電子彫刻法によるグラビアセル形成手段としては、従来公知の電子彫刻機が挙げられる。

ペルヒドロポリシラザンの塗布は、ペルヒドロポリシラザン溶液をスプレーコート方式やインクジェット方式で塗布すればよい。したがって、ペルヒドロポリシラザン塗布手段としては、例えば特許文献５〜９に開示された感光膜塗布装置と同様の塗布装置を使用することが可能である。

上記ペルヒドロポリシラザンを溶解する溶剤としては公知のものを用いればよいが、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エーテル、ＴＨＦ、塩化メチレン、四塩化炭素、ジブチルエーテル、ソルベッソ、ジイソプロピルエーテル、メチルターシャリーブチルエーテル、デカヒドロナフタリンのほか特許文献３に記載されたようなアニソール、デカリン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、リモネン、ヘキサン、オクタン、ノナン，デカン、Ｃ８−Ｃ１１アルカン混合物、Ｃ１８−Ｃ１１芳香族炭化水素混合物、Ｃ８以上の芳香族炭化水素を５重量％以上２５重量％以下含有する脂肪族／脂環式炭化水素混合物などを用いることができる。

上記した各種溶剤に溶解されて作製されるペルヒドロポリシラザン溶液は、そのままでも過熱水蒸気による加熱処理によって二酸化珪素へ転化するが、反応速度の増加、反応時間の短縮、反応温度の低下、形成される二酸化珪素被膜の密着性の向上等を図る目的で触媒を用いるのが好ましい。これらの触媒も公知であり、例えばアミンやパラジウムが用いられるが、具体的には、特許文献１に記載されるように、有機アミン、例えばＣ１−５のアルキル基が１−３個配置された第１−第３級の直鎖状脂肪族アミン、フェニル基が１−３個配置された第１−第３級の芳香族アミン、ピリジン又はこれにメチル、エチル基等のアルキル基が核置換された環状脂肪族アミン等が挙げられ、さらに好ましいものとして、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノブチルアミン、モノプロピルアミン、ジプロピルアミン等を挙げることができる。これらの触媒はペルヒドロポリシラザン溶液に予め添加しておいてもよく、また過熱水蒸気による加熱処理の際の処理雰囲気中に気化状態で含有させることもできる。

前記ペルヒドロポリシラザン塗布膜が形成された中空ロールを加熱することにより二酸化珪素被膜形成を行うには、過熱水蒸気による加熱処理が好適である。したがって、被膜形成熱処理手段としては、公知の過熱水蒸気を用いた加熱器が使用できる。

過熱水蒸気による加熱の好適な処理条件としては、過熱水蒸気の温度は１００℃以上、好ましくは１００℃を超え３００℃以下であり、処理時間は、１分〜１時間程度、好ましくは５分〜４０分程度、さらに好ましくは１０分〜３０分程度である。処理時間を長くすればそれだけ二酸化珪素被膜の硬度は上がるが、経済性を考慮すると上記した処理時間が好適である。

過熱水蒸気による加熱処理は１段処理でもよいが、第１次及び第２次加熱処理を含む複数段の加熱処理とするのが好適であり、第１次加熱処理の条件を１００℃〜１７０℃、好ましくは１０５℃〜１７０℃、1分〜３０分、及び第２次加熱処理の条件を１４０℃〜２００℃、1分〜３０分とし、第２次加熱処理の温度を第１次加熱処理の温度よりも高く設定することが好適であり、第２次加熱処理の温度が第１次加熱処理の温度より５℃以上高いことが好ましく、１０℃以上高いことがより好ましい。

前記銅メッキ形成手段に中空ロールを自動的に移載する第一自動移載手段としては、従来公知の産業用ロボットが使用できる。前記銅メッキ形成手段において銅メッキされた中空ロールを前記グラビアセル形成手段に自動的に搬送する自動搬送手段としては、従来公知のスタッカクレーンが使用でき、このスタッカクレーンでカセット型ロールチャック装置が搬送される構成が使用できる。前記グラビアセル形成手段においてグラビアセルが形成された中空ロールを前記ペルヒドロポリシラザン塗布手段及び前記被膜形成熱処理手段に自動的に移載するための第二自動移載手段としては、従来公知の産業用ロボットが使用できる。

本発明によれば、ペルヒドロポリシラザン溶液を用いてグラビアシリンダーの銅メッキ層に二酸化珪素被膜を形成し、表面強化被覆層として用いる技術を全自動化し、夜間であっても無人操業が可能なグラビア製版ロールの全自動製造システムを提供することができるという著大な効果を奏するものである。

本発明に係るグラビア製版ロールの全自動製造システムの概略平面図である。

符号の説明

１０：本発明に係るグラビア製版ロールの全自動製造システム、１２ａ，１２ｂ：産業用ロボット、１４ａ，１４ｂ：ロボットアーム、１６：中空ロール、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ：ロールストック装置、２０：自動研磨装置、２２：感光膜塗布装置、２３：スタッカクレーン、２４：レーザー露光装置、２６：脱着ユニット、２８：現像ユニット、３０：水洗乾燥ユニット、３２：カセット形ロールチャック回転搬送ユニット載置台、３３：カセット形ロールチャック回転搬送ユニット、３４：ペルヒドロポリシラザン前処理ユニット、３６：腐食ユニット、３８：レジスト剥離ユニット、４０：銅メッキユニット、４２：ニッケルメッキユニット、４４：電解脱脂処理ユニット、４６：ペルヒドロポリシラザン塗布手段、４８：被膜形成熱処理手段、５０：グラビア製版ロール、Ａ１，Ａ２：ロボット室、Ｂ：メッキ室。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、これら実施の形態は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。

図１は、本発明に係るグラビア製版ロールの全自動製造システムの概略平面図である。

本発明に係るグラビア製版ロールの全自動製造システムを添付図面を用いて説明する。図１において、符号１０は本発明に係るグラビア製版ロールの全自動製造システムを示す。グラビア製版ロールの全自動製造システム１０は、ロボット室Ａ１及びＡ２と、メッキ室Ｂとから構成されている。

ロボット室Ａ１の構成について説明する。ロボット室Ａ１において、符号１２ａは第一自動移載手段として作用する産業用ロボットであり、ロボットアーム１４ａを有している。

符号１６は中空ロール（版母材）であり、１８ａ，１８ｂはそれぞれロールストック装置である。このロールストック装置については例えば特許文献５〜７に開示されたロールストック装置を用いることが可能である。なお、符号２０は自動研磨装置であり、例えば特許文献５〜７に開示されているような研磨装置を用いることが可能である。

符号２２は感光膜塗布装置であり、符号２４はレーザー露光装置である。感光膜塗布装置２２及びレーザー露光装置２４はグラビアセル形成手段として作用する。これらの装置には従来公知の装置を適用することができ、例えば特許文献５〜８に開示されたような感光膜塗布装置及びレーザー露光装置を用いることができる。

次に、メッキ室Ｂの構成について説明する。メッキ室Ｂにおいて、符号２３は自動搬送手段として作用するスタッカクレーンであり、符号３３はスタッカクレーン２３で搬送されるカセット形ロールチャック回転搬送ユニットである。前記スタッカクレーン２３はカセット型ロールチャック装置（図示省略）を吊り上げて搬送する構成であり、前記カセット型ロールチャック装置は、水平に位置される中空ロール１６の両端のチャック孔をチャック回転し通電し得る一対のチャックコーン及び各チャックコーンの外側を密封する防水キャップを有する構成とされている。これらスタッカクレーンの構造及びカセット型ロールチャック装置の構造については、例えば特許文献５〜７などから公知であるため詳細な説明は省略する。符号３２は待機用のカセット形ロールチャック回転搬送ユニットを載置するためのカセット形ロールチャック回転搬送ユニット載置台である。スタッカクレーン２３、カセット形ロールチャック回転搬送ユニット３３及びカセット形ロールチャック回転搬送ユニット載置台３２は従来公知のものを使用することができ、例えば特許文献５〜７に記載のものが使用できる。

符号２６は脱着ユニット、符号２８は現像ユニット、符号３０は水洗乾燥ユニットを示す。脱着ユニット２６は例えば特許文献１０に開示されたものが使用でき、現像ユニット２８についても従来公知のもの（例えば特許文献５〜８）を使用できる。水洗乾燥ユニット３０は、中空ロール１６を水洗乾燥するためのユニットである。

産業用ロボット１４ａは、中空ロール１６をチャックして中継台装置（図示省略、例えば特許文献６参照）の四本の円錐ロールの上に受け渡し、又、四本の円錐ロールの上に載置された中空ロール１６を受け取る。スタッカクレーン２３は、カセット形ロールチャック回転搬送ユニット３３を吊り上げて中継台装置の四本の円錐ロールの上に載せられた中空ロール１６の上にセットする。すると、カセット形ロールチャック回転搬送ユニット３３が中空ロール１６の両端をチャックし、スタッカクレーン２３は、カセット形ロールチャック回転搬送ユニット３３を吊り上げて各ユニット間を搬送する。各ユニットは、カセット形ロールチャック回転搬送ユニット３３の装置フレームの両側の端板を湾部に受け入れて該カセット形ロールチャック回転搬送ユニット３３を受け入れた状態となり、この状態で中空ロール１６に対して着脱、現像、洗浄・乾燥、脱脂処理、硫酸銅メッキ処理、ニッケルメッキ処理ができる構成である。

符号３４はペルヒドロポリシラザン前処理ユニット、符号３６は腐食ユニット、符号３８はレジスト剥離ユニット、符号４０は銅メッキユニット（銅メッキ形成手段）、符号４２はニッケルメッキユニット、符号４４は電解脱脂ユニットである。ペルヒドロポリシラザン前処理ユニット３４は、ペルヒドロポリシラザン塗布膜形成の前処理として、中空ロール１６の脱脂・洗浄を行うための装置であり、例えば従来公知の脱脂装置が使用できる。メッキ工程に用いられるその他の装置については、従来公知であり、例えば特許文献５〜７に記載された処理装置を使用すればよい。

次に、ロボット室Ａ２の構成について説明する。ロボット室Ａ２において、符号１２ｂは第二自動移載手段として作用する産業用ロボットであり、ロボットアーム１４ｂを有している。

符号４６は、ペルヒドロポリシラザンの塗布膜形成を行うためのペルヒドロポリシラザン塗布手段である。ペルヒドロポリシラザン塗布手段４６は、上記した感光膜塗布装置２２と同様の装置である。

符号４８は、被膜形成熱処理手段であり、従来公知の過熱水蒸気を用いた加熱器である。

符号１８ｃ，１８ｄはそれぞれロールストック装置である。このロールストック装置については例えば特許文献５〜７に開示されたロールストック装置を用いることが可能である。

次に、グラビア製版ロールの全自動製造システム１０の作用を説明する。中空ロール１６は、ロールストック装置１８ａ，１８ｂにストックされた後、電解脱脂処理ユニット４４で脱脂処理されて銅メッキユニット４０で硫酸銅メッキを付けられ、自動研磨装置２０で精密円筒加工を行ってから、感光膜塗布装置２２で感光膜を塗布形成される。そして、レーザー露光装置２４でレーザー露光により画像を焼き付けられ、現像ユニット２８で現像され、水洗乾燥ユニット３０で水洗いされ、腐食ユニット３６にて腐食されてセルが形成される。そして、レジスト剥離ユニット３８にてレジスト剥離が行われ、ペルヒドロポリシラザン前処理ユニット３４にてペルヒドロポリシラザン前処理が行われる。

その後、中空ロール１６はペルヒドロポリシラザン塗布手段４６にてペルヒドロポリシラザンの塗布膜が形成され、被膜形成熱処理手段４８で熱処理されることにより二酸化珪素被膜が形成される。グラビアセルが形成された中空ロール１６は、例えばロールストック装置１８ｄにストックされ、その後ペルヒドロポリシラザン塗布手段４６へロボットアーム１４ｂによって自動的に搬入されペルヒドロポリシラザンの塗布膜が形成される。その後、被膜形成熱処理手段４８へロボットアーム１４ｂによって自動的に搬入され二酸化珪素被膜が形成される。被膜形成熱処理手段４８で二酸化珪素被膜が形成された中空ロール１６は例えばロールストック装置１８ｃへとストックされ、運び出される。このようにして、グラビア製版ロール５０が全自動で出来上がる。

Claims (1)

1. グラビア印刷に用いられるグラビア製版ロールを製造するための全自動製造システムであって、
   中空ロールに銅メッキをするための銅メッキ形成手段と、
   前記銅メッキがされた中空ロールにグラビアセルを形成するためのグラビアセル形成手段と、
   前記グラビアセルが形成された中空ロールにペルヒドロポリシラザン塗布膜を形成するためのペルヒドロポリシラザン塗布手段と、
   前記ペルヒドロポリシラザン塗布膜が形成された中空ロールを加熱することにより二酸化珪素被膜の形成を行うための被膜形成熱処理手段と、
   前記銅メッキ形成手段に中空ロールを自動的に移載する第一自動移載手段と、
   前記銅メッキ形成手段において銅メッキされた中空ロールを前記グラビアセル形成手段に自動的に搬送する自動搬送手段と、
   前記グラビアセル形成手段においてグラビアセルが形成された中空ロールを前記ペルヒドロポリシラザン塗布手段及び前記被膜形成熱処理手段に自動的に移載するための第二自動移載手段と、
   を含むことを特徴とするグラビア製版ロールの全自動製造システム。

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