JP5052614B2 - スリーブ体の周囲表面を被覆するための装置 - Google Patents
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Description
本発明は、被覆層厚さを数マイクロメートルから数ミリメートルまで変動可能である、スリーブ体上に感光性材料の一つ以上の均一層を被覆するための被覆装置及び方法に関する。本発明に対する一つの用途はスリーブ芯上へのUV硬化性材料の被覆であるので、以下の説明はしばしばスリーブ、UV硬化性被覆配合物、UV−LEDなどに言及して本発明を説明するだろう。しかしながら、本発明はUV光又はUV光硬化技術に制限されないことが理解されるべきである。本発明は、例えば熱重合を通して固化する配合物の被覆のために使用されることができ、その一例はCreo ILのWO 2005/084959に与えられる。一般に、本発明は、いかなる硬化性配合物でも使用されることができ、例えば保護又は機能性表面被覆を必要とするゼログラフィ光電導性ドラム又は他の円筒形物体の上に被覆するための電子線硬化性配合物、赤外又は熱硬化性被覆配合物、可視光硬化性配合物又はマイクロ波硬化性配合物で使用されることができる。なお、放射線は広義に解釈され、輻射線を含む概念である。
式中、dは被覆された層の厚さ(μm)であり、ηは被覆配合物の粘度(mPa.s)であり、νは被覆速度(m.min−1)であり、fは比重(kg/リットル)である。
本発明の好ましい実施形態は図2を参照して詳細に記載される。図2の被覆カラー21は、被覆カラー21に含まれる被覆配合物24が被覆カラー21から漏れるのを防ぐために、被覆カラー21の底部とスリーブ芯13の間のスライド可能なシールを与える環状スキージー22を含む。被覆カラー21は上部を開放していてもよい。被覆カラー21に含まれる被覆配合物24の表面25はスリーブ13の周囲表面で環状メニスカス26を形成する。被覆カラー21は、垂直支持柱体(例えば図1の柱体)に組み込まれる上昇及び下降機構(例えば図1の上昇機構4)に接続される被覆キャリジ(例えば図1の被覆キャリジ5)によって支持されてもよい。これらの特徴は図2において省略されている。上昇及び下降機構は被覆ステージ11全体、即ち被覆カラーを有する被覆キャリジの集成体を垂直軸に沿って上下に移動することができる。スリーブ13が装着されるとき、上昇及び下降機構は、スリーブ13の周囲表面に沿って環状被覆ステージ11を移動させて被覆カラー21の上部に被覆メニスカス26を与え、下部に封止接触を与えることができる。被覆軸10は被覆カラー21の中心を通る垂直軸に関し、被覆装置上に装着されるときにスリーブ13の軸と一致する。被覆カラー21は被覆軸10を中心として上下に移動する。
しかしながら、もし照射ステージが全てが丸い環状でなく、一つ以上の別個の円形照射セクター、一つ以上の直線状照射セグメント又は単独の照射ユニットを含むなら、本発明は、被覆層の全てのまわりに均一な照射を達成するために照射ステージがスリーブのまわりで回転することを要求する。これは図5に示されている。四つの単独の照射ユニット50は被覆軸10のまわりに均等に配置されて示されている。各照射ユニット50は、コリメートされた平行なUV光のビームを生成するためにUV LED51及びコリメート放物線状光学素子54を含んでもよい。単独の照射ユニット50の一実施形態の詳細な記述は許可された特許US 6880954に見出されてもよい。単独の照射ユニット50は照射ステージ52の装着ベース59上に装着されてもよい。スリーブ芯13の周囲上に被覆層の全てのまわりの均一照射を与えるために、装着ベース59は、被覆が実行されながら(即ち、被覆ステージ11が被覆軸10と同軸で垂直に移動しながら)、被覆軸のまわりに回転する。それゆえ、装着ベース59は例えば環状ガイド58によって被覆ステージ11上で回転可能に装着され、被覆ステージ11上に装着されたモータ56及びギヤトランスミッション57によって駆動される。ギヤトランスミッション57は装着ベース59上に装着されたクラウンギヤと協働するギヤホイールを含んでもよいが、ベベルギヤのような他のトランスミッションシステムも同様に使用されてもよい。照射ステージ52の装着ベース59はさらに、装着ベース59上の多数の単独の照射ユニット50を出力させるために多数の回転電気接続手段55、例えばスリップリングを含む。
代替的な照射ステージ
上記の実施形態では、照射源、例えば個々のLED又は環状LED配列は対応するコリメート光学素子、例えば放物線状リフレクタ及び環状コリメート光学素子に連結され、一つの集成体として考えられた。代替実施形態では、光学素子は、被覆されたスリーブの周囲表面を直接照射するLED放射線源で省略されてもよい。照射源の回転は放射線エネルギーの追加の一体化(統合)及び平均化を与えうる。別の代替実施形態では、非回転環状コリメート光学素子は回転放射線源と組み合わされてもよい。この構成では、放射線源はスリーブ芯の周囲表面と環状コリメート光学素子の間で軌道する。
式1から我々は被覆配合物の粘度が適用された層の厚さを制御するのに重要なパラメータであることを知る。それゆえ、被覆配合物の粘度を直接的又は間接的に変化しうるいかなる源からも被覆カラー中の被覆配合物を保護することが好ましい。放射線硬化システムでは、放射線への暴露は被覆配合物の粘度を変化する。即ち、被覆配合物を固定、固化又は硬化するために放射線に暴露すると被覆配合物の粘度は増大する。それゆえ、本発明による被覆装置は、放射線源から来る直接及び間接の、例えば散乱した放射線が被覆カラーに含まれる被覆配合物を照射するのを遮断するために、照射ステージと被覆ステージの間に位置されかつそれとともに移動可能な放射線ロックを含むことが好ましい。放射線ロックは、環状に造形されることが好ましく、例えば被覆カラーのリザーバにカバーを与えることよって実現されてもよい。より進んだ放射線ロックは光学素子に使用されるような調整可能な虹彩絞りであり、絞り開口は被覆されるスリーブの直径よりわずかに大きく調整される。環状放射線ロックは被覆ステージに、照射ステージに機械的に一体化されてもよく、又は両ステージ間で別個のユニットとしてもよい。被覆カラーに含まれる被覆配合物の粘度に影響する別の工程パラメータは被覆配合物の温度でありうる。好ましい実施形態では、被覆カラーに含まれる被覆配合物又は被覆カラー自体はそれゆえサーモスタット制御されてもよい。
フリーラジカルUV硬化性配合物を使用する用途では、硬化は、ある場合には、硬化領域における酸素の存在によって遅らされるか又はさらには開始されなくてもよいことが知られている。この場合において、不活性雰囲気を使用して硬化能力を高めることができる。UV硬化に関連して、用語「不活性」は単に、UV硬化領域内の被覆層の表面の阻害酸素の量の除去(理想的な状況)又は最小化(より現実的な状況)を意味する。本発明による垂直被覆装置では、硬化領域は被覆層の表面と照射ステージの間の空間を指す。不活性化環境は、(i)窒素、アルゴン又は二酸化炭素のようなガスを硬化領域中の雰囲気に、特に被覆層の表面又はその近くの雰囲気に加え、(ii)移動しない被覆層と移動する照射ステージの間の相対的な動きから生じる引きずり効果(drag effect)の結果として、硬化領域中の空気の侵入を最小にすることによって作られてもよい。
前述のように、照射ステージからの放射線は、スリーブからの被覆配合物の垂れ下がりを防止するように被覆層を少なくとも部分的に硬化し、かくして被覆層の厚さを固定することを目的とする。被覆直後に適用された初期硬化線量は被覆層を完全に硬化するには不十分なエネルギーを与えることが多い。被覆層の完全な硬化は、実在するスリーブ処理装置を使用してオフラインで与えられてもよく、又は日本特許出願JP 54−014630に開示されたような追加の放射線システムを使用してインラインで与えられてもよい。
上記のような垂直トンネルはまた、スリーブ又は被覆層の特別な表面処理を適用するように設計されてもよい。垂直トンネルは例えばコロナ装置を組み込んでスリーブ体の表面上への被覆配合物の接着性を高めるか、又はそれは280nm以下の放射線波長を有するUV照射源を組み込んで被覆層の最終的な表面の粘着性を低下してもよい。
被覆された層に照射するためのLED技術を使用する利点は放射線強度であり、それゆえ被覆層によって受け取られる放射線エネルギーの量は容易に調整可能である。一つの例では、放射線強度は被覆層の厚さ又は対応する工程の変数(上記式1参照)、例えば適用された被覆配合物の粘度又は被覆スピードの関数として調整されてもよい。別の例では、放射線強度は被覆配合物又は被覆配合物中の成分、例えば被覆配合物に含まれる光開始剤又は増感剤の量の関数として調整されてもよい。さらに別の例では、放射線強度は放射線源と被覆スリーブの周囲表面の間の光学的距離の関数として調整されてもよい。例えば、図2では、被覆層の単位面積あたりの受けとられる放射線エネルギーはスリーブ直径の増加とともに減少する。この変化は、計算され、被覆層の単位面積あたりの放射線エネルギーを一定に保つように放射線強度又はLEDの出力を調整することによって補償されてもよい。
本発明による被覆装置の代替実施形態は、図6に示され、回転単一照射ユニットとしてレーザビーム64を有する回転照射ステージを含んでもよい。レーザビーム64は、スリーブ芯13の上に、おそらく被覆装置の垂直支持柱体上に装着された固定レーザ源60から与えられてもよい(図1参照)。その目的のため、スリーブは被覆装置の装着ヘッド又は下部フランジによって片端で装着される。レーザ源60は被覆軸10に沿って開始するレーザビーム64を作るために被覆軸10と共軸に装着されてもよい。回転光学路は、レーザ源60で出発する固定レーザビームを、スリーブ13の周囲表面上にレーザビームを向けるために使用される回転鏡63に案内するために与えられる。図6に示された実施形態では、回転光学路は、出発レーザビーム64を被覆軸10に垂直な方向に偏向し、レーザビームを被覆軸10のまわりに回転するための回転中央鏡61によって作られる。回転中央鏡61と協働する第一回転鏡62は、被覆軸と平行であるがスリーブの外側の回転レーザビーム642を偏向する。最後に、回転照射ステージ52の一部である第二回転鏡63は第一回転鏡62と協働し、回転レーザビーム643を被覆軸10の方へ偏向し、それによってレーザビーム644を回転している態様でスリーブ13の周囲表面上の被覆層上に投射する。多数の協働する鏡61−62−63の同期は回転照射ステージ52の装着ベース59に取り付けられた機械的骨格65−66によってそれらの角度位置を固定することによって実現されてもよい。それゆえ、骨格65−66は照射ステージ52とともに回転する。それゆえ、レーザビーム64の回転は照射ステージ52の回転によって完全に制御され、それと同期される。
スリーブの周囲表面上への被覆層の適切な硬化(少なくとも部分的)又は「フリーズ(freezing)」が達成されるように照射源からスリーブの周囲表面までの光学距離の関数として放射線出力を調整してもよいことを前の説明において述べた。これは異なるスリーブ直径と照射ステージの適合性を改良する。三つの代替構成が与えられる:(1)照射ステージ構成は異なるスリーブ直径の範囲内で最大スリーブ直径に適応させるように設計及び固定され、照射ユニットの放射線出力は使用されるスリーブ直径の関数として調整される、(2)照射ステージ構成は照射ユニットの半径方向位置を使用されるスリーブの直径に調整するように調整可能でありかつそのように設計される、及び(3)照射ステージは異なるスリーブ直径のスリーブの周囲表面上の単位面積あたりに受けとられる放射線エネルギーを一定に保つために被覆軸のまわりの照射ユニットの回転速度を調整可能でありかつそのように設計される。
上記の実施形態では、照射ステージ又は多数の照射ステージは、被覆ステージの上に装着され、単一の「被覆集成体」として被覆ステージとともに移動する。機械的な観点から、これは一つの上昇及び下降機構だけが垂直被覆装置を操作するために要求されるが、電気的な観点から、「被覆集成体」への全ての電気的接続が静止垂直支持柱体と移動する「被覆集成体」の間の単一のケーブルキャリアを通して与えられてもよい。
準備
本発明による被覆装置は、スリーブ芯を存在させずに被覆操作のために設定及び準備されてもよい。それに対して、被覆装置上にスリーブを装着するためのフランジ又は装着ヘッドの一つを使用して被覆集成体(即ち、被覆ステージ及び照射ステージ)にホーム位置を与えてもよい。このホーム位置を与えるフランジ又は装着ヘッドは、フランジ又は装着ヘッドとともに使用されることを意図されるスリーブ芯の直径と同様又はそれよりわずかに小さい外部直径を有する。被覆集成体がそのホーム位置にあるとき、被覆カラーの環状シールは、被覆装置にスリーブ芯を装着する前であっても、スリーブ芯直径と適合するために調整されることができ、被覆カラーは漏れなしで被覆配合物を充填されることができる。そのとき被覆ステージは被覆操作の準備が整う。
被覆集成体を準備し、被覆装置上にスリーブを装着した後、上昇及び下降機構は、使用されるフランジ又は装着ヘッドのタイプに依存して、スリーブ芯の端の近くの又はそれをちょうど過ぎた被覆メニスカスを有する出発位置に被覆集成体を移動する。被覆工程は、好ましくはスリーブ芯の上方端で開始し、上昇及び下降機構が被覆集成体を下方に移動しながらスリーブ芯の下方端に下方に向かって続く。この構成では、被覆工程は浸漬タイプの被覆工程に等しい。被覆集成体が下方に移動するとき、照射ステージは、そのすぐ後に従い、被覆層だけを照射して被覆層を少なくとも部分的に硬化し、それは適用された被覆配合物の垂れ下がりを防止する。もし回転照射ステージが使用されるなら、照射ステージは固定された距離で被覆メニスカスに従うだけでなく、さらにスリーブ芯のまわりで回転して被覆層の均一な360°照射を発生する。スリーブ芯の下方端では、上昇及び下降機構は、使用されるフランジ又は装着ヘッドのタイプに依存して、スリーブ芯の下方端の近くの又はそれをちょうど過ぎた被覆メニスカスで被覆集成体を停止する。もしフランジ又は装着ヘッドがスリーブ芯の端から端までの被覆を可能にするなら、被覆集成体は、そのずっと下方に移動され、照射ステージが被覆層をスリーブ芯の下方端まで照射することを可能にするだろう。
あるいは、被覆層は、被覆集成体が上方に移動する間に適用されてもよく、その場合において被覆機構は上記のように被覆集成体の下方への移動時に浸漬タイプの被覆の代わりにスキージータイプの被覆機構である。被覆集成体の上方への移動時の被覆層の適用は、被覆ステージの下に位置されかつ被覆ステージとともに移動してスキージー被覆層を少なくとも部分的に硬化する照射ステージを要求するかもしれない。被覆カラーの上方への移動と関連したスキージータイプの被覆層は、被覆カラーの下方への移動と関連した浸漬タイプの被覆層より実質的に薄いかもしれない。不幸にも、スキージータイプの被覆層の厚さを予測するために発明者に知られている式1と類似した式はない。それゆえ、代替策の各々は特定の用途において利点を持ちうる。
被覆装置はまた、適用された層の各々の「中間(intermediate)」硬化で多数回の通過モードで操作されてもよい。中間硬化の目的は、被覆ステージが移動されるときに被覆カラーの環状スキージーとのスライド接触時又は次の被覆工程時にこの層の変形を避けるために被覆層を十分に硬化することである。中間硬化は被覆層の完全硬化を生み出さないことが好ましい。特に、それは(変形を避けるために)被覆層の本体に十分な硬化を生み出すことが好ましいが、(被覆配合物の中間硬化層上への被覆配合物の次の層の良好な接着特性を維持するために)被覆層の表面を完全に硬化しないことが好ましい。中間硬化工程は、上記のように、照射ステージの追加の上/下の移動(被覆ステージからの分離)によって又は追加の垂直照射トンネルによって与えられてもよい。
被覆装置の単一通過及び多数回通過操作は被覆スリーブの後処理、例えばUVC光を用いた上部層の粘着性低下処理又は適用された被覆の後ベーキングで終わってもよい。これらの工程は、例えば適切な照射源を有する上記の垂直照射トンネルを使用してオンラインで、又は他の装置を使用してオフラインで与えられてもよい。
フランジ又は装着ヘッドは、端から端までの被覆工程から又はフランジもしくは装着ヘッド(即ち、ホーム位置)での被覆カラーの補給及び排水からの被覆配合物の残留物を除去するために規則的なクリーニングを要求するかもしれない。フランジ又は装着ヘッド上の被覆反発層はこのクリーニングを容易にしうる。
本発明による被覆装置によって提供されるフレキシビリティは、スリーブサイズ、被覆層厚さ、機能層構成、後処理などのパラメータに関する限り、フレキソ印刷スリーブブランクの個人的な設計を可能にする。フレキソ印刷スリーブブランクはそのためにオンデマンドで製造されることができる。オンデマンド製造では、各被覆スリーブの仕様及び/又は製造パラメータが追跡可能であることが極めて重要である。この条件を実施する一つの方法は各スリーブにタグ付けすることによる。印刷ブランク及び印刷マスター上のタグの特別な実施形態はDu Pont de NemoursのEP−A−1679549及びAgfa CorporationのEP 0962824に開示されている。前者の文献は印刷ブランクに組み込まれたフォトルミネセントタグを開示するが、後者の文献は像領域の外側の印刷マスター上に書かれた又は彫刻されたスラグ線を使用する。もし書き換え可能なタグ、例えばRFIDタグが使用されるなら、タグは被覆前にスリーブ芯上に取り付けられてもよい。次いで被覆は、タグが被覆層に入れられるようにタグの上に適用されてもよい。次いでタグは被覆後に(再び)書かれる。あるいは、2D/3Dバーコード又はラベルは、レーザマーキングを通して被覆層中に書かれてもよい。但し、このマーキングは像領域の外側であることが条件である。
Claims (7)
- UV放射線硬化性被覆配合物(24)でスリーブ体(13)の周囲表面を被覆するための被覆装置であって、前記被覆装置が、被覆軸(10)と共軸の垂直位置に前記スリーブ体(13)を支持するように配置された垂直支持柱体(1)と、前記垂直支持柱体(1)に沿ってスライドするように配置されたキャリジ(5,29)及び前記キャリジ(5,29)上で装着されかつそれと移動するように配置された環状被覆カラー(21)を含む被覆ステージ(11)と、UV照射ステージ(12)と、放射線源(41)から来る直接及び間接の放射線を遮断するために、前記UV照射ステージ(12)と前記被覆ステージ(11)との間に位置されかつそれらとともに移動可能な環状放射線ロックとを含み、前記環状被覆カラー(21)が、前記被覆配合物(24)を含有するように配置されており、かつ前記垂直支持柱体(1)に沿って前記キャリジ(5,29)のスライド運動時に前記スリーブ体(13)の前記周囲表面上に前記被覆配合物(24)の層を被覆するように配置されており、前記環状被覆カラー(21)が前記被覆軸(10)と共軸に位置されており、前記UV照射ステージ(12)が、前記スリーブ体(13)のまわりに配置された少なくとも一つの放射線源(41)、及び前記スリーブ体(13)のまわりに前記少なくとも一つの放射線源(41)を回転させるための回転手段を含み、前記スリーブ体(13)の前記周囲表面上への前記被覆配合物(24)の層を照射することを特徴とする被覆装置。
- 前記少なくとも一つの放射線源(41)がUV LEDを含む請求項1に記載の被覆装置。
- UV放射線硬化性被覆配合物(24)でスリーブ体(13)の周囲表面を被覆するための被覆装置であって、前記被覆装置が、被覆軸(10)と共軸の垂直位置に前記スリーブ体(13)を支持するように配置された垂直支持柱体(1)と、前記垂直支持柱体(1)に沿ってスライドするように配置されたキャリジ(5,29)及び前記キャリジ(5,29)上で装着されかつそれと移動するように配置された環状被覆カラー(21)を含む被覆ステージ(11)と、UV照射ステージ(12)と、放射線源(41)から来る直接及び間接の放射線を遮断するために、前記UV照射ステージ(12)と前記被覆ステージ(11)との間に位置されかつそれらとともに移動可能な環状放射線ロックとを含み、前記環状被覆カラー(21)が、前記被覆配合物(24)を含有するように配置されており、かつ前記垂直支持柱体(1)に沿って前記キャリジ(5,29)のスライド運動時に前記スリーブ体(13)の前記周囲表面上に前記被覆配合物(24)の層を被覆するように配置されており、前記環状被覆カラー(21)が前記被覆軸(10)と共軸に位置されており、前記UV照射ステージ(12)が、前記被覆軸(10)に平行に与えられたレーザビームを前記スリーブ体(13)の前記周囲表面上に向けるための照射光学素子と、前記被覆軸(10)のまわりに前記レーザビーム及び前記照射光学素子を回転するための回転手段とを含み、それによって前記スリーブ体(13)の前記周囲表面のまわりの全ての前記被覆配合物(24)の層を照射することを特徴とする被覆装置。
- 前記環状放射線ロックが、調整可能な虹彩絞りである請求項1又は3に記載の被覆装置。
- UV放射線硬化性被覆配合物(24)でスリーブ体(13)の周囲表面を被覆する方法であって、
− 被覆軸(10)と共軸の垂直位置でスリーブ体(13)を支持する工程;
− 環状被覆カラー(21)を与え、UV放射線硬化性被覆配合物(24)を前記環状被覆カラー(21)に供給し、前記被覆軸(10)と共軸の垂直方向に前記スリーブ体(13)に沿って前記環状被覆カラー(21)を移動し、それによって前記スリーブ体(13)の前記周囲表面上に前記被覆配合物(24)の層を被覆する工程;
− UV照射ステージ(12)を与える工程;及び
− 前記環状被覆カラー(21)と同時に前記スリーブ体(13)に沿って垂直方向に前記UV照射ステージ(12)を移動し、一方、前記被覆配合物(24)の前記被覆層にUV放射線を照射して前記周囲表面上に形成された前記被覆配合物(24)の層を少なくとも部分的に硬化する工程
を含む方法において、前記UV照射ステージ(12)が、前記スリーブ体(13)のまわりに配置された少なくとも一つの放射線源(41)、及び前記スリーブ体(13)のまわりに前記少なくとも一つの放射線源(41)を回転させるための回転手段を含むことを特徴とする方法。 - 前記環状被覆カラー(21)と同時に前記スリーブ体(13)に沿って垂直方向に前記UV照射ステージ(12)を移動し、一方、前記被覆カラー(21)によって被覆される前記被覆配合物(24)の層に照射する工程を複数回繰り返し、前記スリーブ体(13)の前記周囲表面上に複数の前記被覆配合物(24)の層を適用することをさらに含む請求項5に記載の方法。
- 前記環状被覆カラー(21)と同時に前記スリーブ体(13)に沿って垂直方向に前記UV照射ステージ(12)を移動し、一方、前記被覆カラー(21)によって被覆される前記被覆配合物(24)の層に照射する二つの連続工程の間に前記被覆配合物(24)の層にさらに照射する工程をさらに含む請求項5に記載の方法。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP06120823.7 | 2006-09-18 | ||
EP06120823 | 2006-09-18 | ||
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