JP6062600B2 - シリンダ用メッキ装置及び方法 - Google Patents
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Description
本発明は、例えばグラビア印刷に用いる中空円筒状のグラビアシリンダ（製版ロールとも呼ばれる）を製造するにあたり、長尺状の中空ロールの外周表面に対して不溶性電極を用いるメッキを施すためのシリンダ用メッキ装置及び方法に関する。
グラビア印刷では、中空円筒状の被処理シリンダに対し製版情報に応じた微小な凹部（セル）を形成して版面を製作し、当該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。一般的なグラビアシリンダは、円筒状の鉄芯またはアルミ芯（中空ロール）を基材とし、当該基材の外周表面上に下地層や剥離層等の複数の層を形成し、その上に銅メッキ等のメッキ層を形成する。そしてこの銅メッキ等のメッキ層にレーザー露光装置により製版情報に応じたセルを形成し、その後グラビアシリンダの耐刷力を増すためのクロムメッキ等を施して製版（版面の製作）が完了する。
本願出願人は、メッキ液が満たされるメッキ槽と、長尺状のシリンダを回転可能且つ通電可能に長手方向両端を把持して該メッキ槽に収容するチャック手段と、該メッキ槽内でシリンダの両側面に対向して垂設され且つ所定の通電が行われる相対向する一対の不溶性電極とを備え、該一対の不溶性電極を該シリンダの両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、該シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたシリンダ用メッキ装置であって、前記不溶性電極として下部部分を内方に湾曲せしめてなる形状を有するとともに当該不溶性電極の上端部分を回動中心として当該不溶性電極を回動可能に構成し、該シリンダに対する近接間隔を制御することによって該シリンダの外周表面のメッキ層の厚みを調整するようにしたグラビアシリンダ用銅メッキ装置を既に提案した（特許文献１）。
グラビアシリンダの製造におけるメッキ装置では、中空円筒状の被処理シリンダが陰極となり、不溶性電極が陽極となるが、近年では被処理シリンダも大型化してきており、特許文献１等に開示された従来の不溶性電極では、電流密度が高くなり、該不溶性電極への負担が多くなるという問題があった。これにより、不溶性電極への負担が多くなると、不溶性電極に用いられる例えば白金等の消耗速度が速くなってしまうという問題があった。
また、特許文献１等に開示された従来の不溶性電極では、クロムメッキ処理を行う場合、３価クロム等の不純物が生成し該不純物を取り除く作業が必要なことから、かかる不純物の生成速度はなるべく遅らせたいという問題もあった。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、被処理シリンダの直径のいかんにかかわらず不溶性電極と被処理シリンダの距離を一定とすることができ、且つ前記不溶性電極の表面積を大きくすることで、前記不溶性電極への電流密度を減少させ、これにより前記不溶性電極の負担を減らすことができるようにしたシリンダ用メッキ装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明のシリンダ用メッキ装置は、メッキ液が貯留されるメッキ槽と、被処理シリンダを回転可能且つ通電可能に長手方向両端を把持して前記メッキ槽に収容するチャック手段と、前記メッキ槽内で被処理シリンダの両側面に対向して垂設され且つ所定の通電が行われる相対向する一対の不溶性電極とを備え、前記一対の不溶性電極を前記被処理シリンダの両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、前記被処理シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたシリンダ用メッキ装置であり、前記不溶性電極が、少なくとも下部部分を内方に湾曲せしめてなる形状を有し、且つ少なくとも前記下部部分が櫛目状部とされてなり、一方の前記不溶性電極の前記櫛目状部の凹部の位置に他方の前記不溶性電極の前記櫛目状部の凸部が位置するように互い違いに相対向せしめ、前記不溶性電極の上端部分を回動中心として前記不溶性電極を回動可能に構成し、前記被処理シリンダの径に応じて前記被処理シリンダの外周表面に対する前記不溶性電極の近接距離を調節可能にしてなることを特徴とする。
このようにすることで、被処理シリンダの直径のいかんにかかわらず不溶性電極と被処理シリンダの距離を一定とすることができる。また、不溶性電極の下部部分を櫛目状部とし、一方の前記不溶性電極の前記櫛目状部の凹部の位置に他方の前記不溶性電極の前記櫛目状部の凸部が位置するように互い違いに相対向せしめることで、前記不溶性電極の表面積が大きくなる。これにより、前記不溶性電極の電流密度が従来よりも減少し、寿命が長くなる。
前記不溶性電極の湾曲形状が前記シリンダの外周面の曲率に対応する湾曲形状であることが好ましい。
また、前記不溶性電極が、メッシュ状電極であるのが好ましい。メッシュ状電極だと、前記不溶性電極の表面だけでなく裏面からも電界が生じるため、前記不溶性電極の電極としての表面積が増加し、結果として、前記不溶性電極の電流密度が減少し、寿命が長くなるからである。
前記メッキ液が銅メッキ液又はクロムメッキ液であり、前記被処理シリンダが中空円筒状のグラビア製版用シリンダであるのが好適である。前記銅メッキ液は硫酸銅、硫酸、塩素及び添加剤を含み、前記銅メッキ液の比重及び硫酸濃度を計測して、比重が高すぎる場合には水を補給し、硫酸濃度が高すぎる場合には酸化第二銅粉末を補給することが好適である。これにより、従来の定期的な銅メッキ液のメンテナンスや廃液処理が不要となる。なお、前記銅メッキ液は不純物を濾過器で除去してなることが好ましい。また、メッキ液をクロムメッキ液としてクロムメッキを行うことも可能である。クロムメッキ処理を行う場合、３価クロム等の不純物を遅らせることができるという利点がある。
本発明に係るシリンダ用メッキ方法は、前記シリンダ用メッキ装置を用いて、被処理シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたことを特徴する。
本発明に係るグラビアシリンダは、前記シリンダ用メッキ方法によってメッキされたことを特徴する。
本発明によれば、被処理シリンダの直径のいかんにかかわらず不溶性電極と被処理シリンダの距離を一定とすることができ、且つ前記不溶性電極の表面積を大きくすることで、前記不溶性電極への電流密度を減少させ、これにより前記不溶性電極の負担を減らすことができるようにしたシリンダ用メッキ装置及び方法を提供することができるという著大な効果が達成されるものである。
また、本発明では、上述のように不溶性電極の負担を減らすことができるので、従来よりも不溶性電極の寿命を延ばすことができ、従来よりも約２倍の耐久性を有する。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されたもので、本発明の技術的思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことは言うまでもない。
図１〜図５は本発明のシリンダ用メッキ装置一つの実施の形態の基本構成の一例を示す図である。図中、符号２は本発明のシリンダ用メッキ装置であるが、具体的な図示例としては、グラビアシリンダ用クロムメッキ装置について説明する。本発明のシリンダ用メッキ装置２は、長尺中空円筒状の被処理シリンダ３００の外周表面にクロムメッキを施すための装置であり、メッキ槽１０、被処理シリンダ３００を支持する一対のチャック手段１４，１４、ブスバー２０，２０を介して前記メッキ槽１０に垂設される一対の不溶性電極２２，２２を備えるものである。メッキ槽１０やチャック手段１４については、従来の装置（特許文献１）と略同様の常用の構成を有するものであり、重複した説明は省略するが、メッキ槽１０は、クロムメッキ液３０４が満たされるメッキ処理用の槽であり、グラビアシリンダ３００をクロムメッキ液３０４中に全没するように浸漬可能とされている。
メッキ槽１０の周囲には、オーバーフローしたクロムメッキ液３０４を回収する回収口１２が設けられ、メッキ槽１０の下方には、回収口１２と連通してクロムメッキ液３０４を溜めておく貯留槽７０を備える。貯留槽７０には、クロムメッキ液３０４を所定の液温（例えば４０℃程度）に保つためのヒータ８６及び熱交換器８８が内設され、クロムメッキ液３０４の不純物の除去を行うための濾過器８０や、貯留槽７０からクロムメッキ液３０４を汲み上げてメッキ槽１０に循環せしめるポンプＰ１等が設けられている。
チャック手段１４，１４は、被処理シリンダ３００の長手方向両端を把持し、メッキ槽１０に収容せしめるロールチャック装置であり、軸受６で軸承されるスピンドル１６とクロムメッキ液３０４の進入防止用の防液アダプタ１５を備え、架台４に設けられたシリンダ回転モータ３０６によりチェーンＣ及びスプロケット１８を介して所定速度（例えば１２０ｒｐｍ程度）で回転駆動され、また、被処理シリンダ３００が陰極となるように通電可能とされているものである。その他、メッキ槽１０の上方で開閉自在とされた蓋板８や排気ダクト１１等を適宜備えている。
本発明のグラビアシリンダ用クロムメッキ装置２にあっては、図１に示すように、支持バー２３、２３に補助部材２１を介してブスバー２０，２０が取付けられており、前記ブスバー２０，２０に不溶性電極（図示例では分割電極）２２，２２がメッキ槽１０内でチャック手段１４に把持された被処理シリンダ３００の両側方に相対向して垂設され、不溶性電極２２としてはチタン板の表面に白金やイリジウム等をコーティングしたものが用いられる。
また、不溶性電極２２としてはメッシュ状電極を使用した。メッシュ状電極だと、前記不溶性電極２２の表面だけでなく裏面からも電界が生じるため、前記不溶性電極２２の電極としての表面積が増加し、結果として、前記不溶性電極２２の電流密度が減少し、寿命が長くなるからである。例えば、特許文献１に示した不溶性電極では、シリンダ用メッキ装置一槽当たりの不溶性電極の表面積が、１１０００ｃｍ２であったものが、本発明のシリンダ用メッキ装置２では、一槽当たりの不溶性電極の表面積が、３００００ｃｍ２となり、表面積が飛躍的に増加する。さらに、メッシュ状電極だと、メッキ液が通過し易いため、被処理シリンダ３００に対するメッキ液の供給がスムーズとなる利点もある。
本発明のシリンダ用メッキ装置２は、図１〜図５に示すように、メッキ液３０４（図示例ではクロムメッキ液）が貯留されるメッキ槽１０と、被処理シリンダ３００を回転可能且つ通電可能に長手方向両端を把持して前記メッキ槽に収容するチャック手段１４，１４と、前記メッキ槽１０内で被処理シリンダ３００の両側面に対向して垂設され且つ所定の通電が行われる相対向する一対の不溶性電極２２，２２とを備え、前記一対の不溶性電極２２，２２を前記被処理シリンダ３００の両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、前記被処理シリンダ３００の外周表面にメッキを施すようにしたシリンダ用メッキ装置であり、前記不溶性電極２２，２２が、少なくとも下部部分６１，６１を内方に湾曲せしめてなる形状を有し、且つ少なくとも前記下部部分６１，６１が櫛目状部６３，６３とされてなり、一方の前記不溶性電極２２の前記櫛目状部６３の凹部６５の位置に他方の前記不溶性電極２２の前記櫛目状部６３の凸部６７が位置するように互い違いに相対向せしめ、前記不溶性電極２２の上端部分６９を回動中心として前記不溶性電極２２を回動可能に構成し、前記被処理シリンダ３００の径に応じて前記被処理シリンダ３００の外周表面に対する前記不溶性電極２２，２２の近接距離を調節可能にしてなるように構成されている。
本発明の特徴は、前記不溶性電極２２，２２がその下部部分を内方に湾曲せしめてなる形状を有し、且つ少なくとも前記下部部分６１，６１が櫛目状部６３，６３とされてなり、一方の前記不溶性電極２２の前記櫛目状部６３の凹部６５の位置に他方の前記不溶性電極２２の前記櫛目状部６３の凸部６７が位置するように互い違いに相対向せしめてなることである。
不溶性電極２２，２２の下部部分の湾曲形状としては、内方に湾曲していれば効果は上がるが、被処理シリンダ３００の外周面の曲面に対応するような湾曲形状とするのが好適である。さらに、前記不溶性電極２２，２２はその上端部分、例えば、メッキ槽１０に設けられた回転軸を回動中心として当該不溶性電極２２，２２を回動可能に構成し、前記グラビアシリンダ３００に対する近接間隔を制御することによって前記グラビアシリンダの外周表面のメッキの層の厚みを調整することができるようになっている。前記不溶性電極２２，２２の回動可能の機構は周知の回動機構を採用すればよいが、例えば特許文献１に開示されたような機構を採用することができる。
図１に示される如く、本発明のシリンダ用メッキ装置における不溶性電極は、不溶性電極の櫛目状部の凹部と他方の不溶性電極の櫛目状部の凸部とが交差した状態となる。
そして、小径（直径の小さい）のシリンダに対応する場合には、不溶性電極を回動せしめ、不溶性電極の櫛目状部の凹部と他方の不溶性電極の櫛目状部の凸部とが図１の状態よりもさらに奥まで交差するようにする（図３）。
また、大径（直径の大きい）のシリンダに対応する場合には、不溶性電極を回動せしめ、不溶性電極の櫛目状部の凹部と他方の不溶性電極の櫛目状部の凸部とが面一となるようにする（図４）。
このように、本発明では、被処理シリンダ３００の直径のいかんにかかわらず不溶性電極２２，２２と被処理シリンダ３００の距離を一定とすることができ、且つ前記不溶性電極２２，２２の表面積を従来よりも大きくすることができる。
本発明装置においては、不溶性電極２２としては、特許文献１に開示されたような多数の分割電極２２Ａ〜２２Ｃに分割されている態様が好ましい。特許文献１に開示されたような分割電極２２Ａ〜Ｃに対して電位をかけてグラビアシリンダ３００の端部にかかる電位の制御を行うことによって、シリンダの両端部に対する電流集中を防止することができ、当該端部のメッキの層の厚みを３０μｍ〜４０μｍ程度の厚さまで従来に比べ大幅に減少させることができる。
また、特許文献１に開示されたように、一対の不溶性電極２２，２２をグラビアシリンダ３００の両側方においてスライド自在とする機構としてもよい。不溶性電極２２，２２をスライド自在とする機構の一例を、図６〜図８に示す。
図６〜図８に示されるように、メッキ槽１０の正面外方には架台４が立設されており、架台４の内壁面にはリニアレール５０，５２が設けられている。リニアレール５０，５２と平行して、ラック６０，６２が平歯車３５，３８の正逆転により往復運動するように設けられており、取付架枠５８，５９を介して、リニアレール５０，５２と摺動可能に係合するガイド部材５４，５５に連結されている。
ラック６０，６２を往復運動せしめる平歯車３５，３８は、夫々、平歯車３５が架台４の外壁面側のスプロケット４５と同軸で回動するように取付金具４０で架台４に固着され、他方、平歯車３８は架台４の外壁面側のスプロケット４８と同軸で回動するように取付金具３９で架台４に固着されている。スプロケット４５の直下には、スプロケット４４が平歯車３４と同軸で回動するように具設され、他方のスプロケット４８の直下には、スプロケット４７がスプロケット４６と同軸で回動するように具設されている。架台４の外壁面には、取付アングル３１を介してギヤードモータ３０が設置されており、平歯車３２が備えられている。平歯車３２と係合するように平歯車３３がスプロケット４３と同軸で回動するように具設されており、スプロケット４３，４６の間にはチェーンＣ１を係回し、スプロケット４４，４５の間にはチェーンＣ２を係回し、スプロケット４７，４８の間にはチェーンＣ３を係回する。従って、ギヤードモータ３０の正逆転駆動により、平歯車３５，３８が正逆転し、ラック６０，６２を往復運動せしめ、これに連動して不溶性電極２２，２２がリニアレール５０，５２に沿って正確にスライド可能となっている（図６〜図８参照）。
不溶性電極２２，２２をグラビアシリンダ３００の側面に近接せしめる間隔としては、１ｍｍ〜５０ｍｍ程度、好ましくは３ｍｍ〜４０ｍｍ程度、最も好ましくは５ｍｍ〜３０ｍｍ程度である。メッキ厚みの均一化の観点からは、不溶性電極２２，２２を近接させればさせるほど好ましいと言えるが、あまり近接させ過ぎるとメッキ処理中に不溶性電極２２，２２とグラビアシリンダ３００が接触してしまう危険があるためである。
本発明のシリンダ用メッキ装置２は、更に、特許文献１に記載されたようなメッキ液自動管理機構並びに液量補給機構を備えることが望ましいが、詳細な説明は省略する。
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
（実施例１）
メッキ装置として図１〜５に示した構成の装置を用いた。メッキ液として、クロム酸濃度２５０ｇ／Ｌ、硫酸濃度２．５ｇ／Ｌ、添加剤に「ＣＨＲＩＯ ＲＸ−ＭＬ」（奥野製薬製）を５０ｍＬ／Ｌを含むクロムメッキ液を使用した。メッキで消費されるクロム及び添加剤成分は、自動補給装置により「ＣＨＲＩＯ ＲＸ−Ｒ」（奥野製薬製）を供給した。不溶性陽極としては、下部部分を湾曲させたチタン板の表面に白金をコーティングしたものを用いた。
メッキ装置として図１〜５に示した構成の装置を用いた。メッキ液として、クロム酸濃度２５０ｇ／Ｌ、硫酸濃度２．５ｇ／Ｌ、添加剤に「ＣＨＲＩＯ ＲＸ−ＭＬ」（奥野製薬製）を５０ｍＬ／Ｌを含むクロムメッキ液を使用した。メッキで消費されるクロム及び添加剤成分は、自動補給装置により「ＣＨＲＩＯ ＲＸ−Ｒ」（奥野製薬製）を供給した。不溶性陽極としては、下部部分を湾曲させたチタン板の表面に白金をコーティングしたものを用いた。
被処理シリンダとして、円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍのアルミ芯の円筒型基材を用い、被処理シリンダの両端をチャックしてメッキ槽に装着し、電極をコンピューター制御された回動機構により不溶性電極を２０ｍｍまで被処理シリンダに接近させ、クロムメッキ液をオーバーフローさせ、被処理シリンダを全没させた。被処理シリンダの回転数を１００ｒｐｍとし、メッキ液温度５５℃、電流密度３０Ａ／ｄｍ２（電流１９８０Ａ）、電圧６Ｖとした。この条件で１０分メッキ処理を行い、表面にブツやピットの発生がない厚さ６μｍの均一なメッキ被膜が得られた。
（実施例２）
メッキ装置として図１〜５に示した構成の装置を用いた。メッキ液として銅メッキ液を使用した。
被処理シリンダとして、円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍのアルミ芯の円筒型基材を用い、被処理シリンダの両端をチャックしてメッキ槽に装着し、電極をコンピューター制御された回動機構により不溶性電極を２０ｍｍまで被処理シリンダに接近させ、銅メッキ液をオーバーフローさせ、被処理シリンダを全没させた。被処理シリンダの回転数を２５０ｒｐｍとし、メッキ液温度４５℃、電流密度３０Ａ／ｄｍ２（電流１９８０Ａ）、電圧７Ｖとした。この条件で１０分メッキ処理を行い、表面にブツやピットの発生がない厚さ６０μｍの均一なメッキ被膜が得られた。
メッキ装置として図１〜５に示した構成の装置を用いた。メッキ液として銅メッキ液を使用した。
被処理シリンダとして、円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍのアルミ芯の円筒型基材を用い、被処理シリンダの両端をチャックしてメッキ槽に装着し、電極をコンピューター制御された回動機構により不溶性電極を２０ｍｍまで被処理シリンダに接近させ、銅メッキ液をオーバーフローさせ、被処理シリンダを全没させた。被処理シリンダの回転数を２５０ｒｐｍとし、メッキ液温度４５℃、電流密度３０Ａ／ｄｍ２（電流１９８０Ａ）、電圧７Ｖとした。この条件で１０分メッキ処理を行い、表面にブツやピットの発生がない厚さ６０μｍの均一なメッキ被膜が得られた。
２：シリンダ用メッキ装置、４：架台、６：軸受、８：蓋板、１０：メッキ槽、１１：排気ダクト、１２：回収口、１４：チャック手段、１５：防液アダプタ、１６：スピンドル、１８：スプロケット、２０：ブスバー、２１：補助部材、２２：不溶性電極、２３：支持バー、３０：ギヤードモータ、３１：取付アングル、３２，３３，３４，３５，３８：平歯車、３９、４０：取付金具、４３，４４，４５，４６，４７，４８：スプロケット、５０，５２：リニアレール、５４，５５：ガイド部材、５８，５９：取付架枠、６０，６２：ラック、６１：下部部分、６３：櫛目状部、６４：回転軸、６５：凹部、６７：凸部、６９：上端部分、７０：貯留槽、８０：濾過器、８６：ヒータ、８８：熱交換器、３００：被処理シリンダ、３０２：整流器、３０４：メッキ液、３０６：シリンダ回転モータ、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３：チェーン、Ｐ１：ポンプ。
Claims (5)
- メッキ液が貯留されるメッキ槽と、被処理シリンダを回転可能且つ通電可能に長手方向両端を把持して前記メッキ槽に収容するチャック手段と、前記メッキ槽内で被処理シリンダの両側面に対向して垂設され且つ所定の通電が行われる相対向する一対の不溶性電極とを備え、前記一対の不溶性電極を前記被処理シリンダの両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、前記被処理シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたシリンダ用メッキ装置であり、
前記不溶性電極が、少なくとも下部部分を内方に湾曲せしめてなる形状を有し、且つ少なくとも前記下部部分が櫛目状部とされてなり、
一方の前記不溶性電極の前記櫛目状部の凹部の位置に他方の前記不溶性電極の前記櫛目状部の凸部が位置するように互い違いに相対向せしめ、
前記不溶性電極の上端部分を回動中心として前記不溶性電極を回動可能に構成し、前記被処理シリンダの径に応じて前記被処理シリンダの外周表面に対する前記不溶性電極の近接距離を調節可能にしてなることを特徴とするシリンダ用メッキ装置。 - 前記不溶性電極の湾曲形状が前記被処理シリンダの外周面の曲率に対応する湾曲形状であることを特徴とする請求項１記載のシリンダ用メッキ装置。
- 前記不溶性電極が、メッシュ状電極であることを特徴とする請求項１又は２記載のシリンダ用メッキ装置。
- 前記メッキ液が銅メッキ液又はクロムメッキ液であり、前記被処理シリンダが中空円筒状のグラビア製版用シリンダであることを特徴する請求項１〜３いずれか１項記載のシリンダ用メッキ装置。
- 請求項１〜４いずれか１項記載のシリンダ用メッキ装置を用いて、被処理シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたことを特徴するシリンダ用メッキ方法。
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