JP6737498B2 - グラビア塗工装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続搬送されるウェブに塗工液を塗工するグラビア塗工装置に関する。

従来より、グラビア塗工装置を用いてウェブ表面に塗工層を形成する場合、外周面に斜線溝部が形成された版胴を使用することが一般的に知られている。上記斜線溝部は、上記版胴の回転軸心の一端側に行くにつれて回転方向に傾斜して螺旋状に延びる形状をなしており、外周面に塗工液が供給された状態で版胴をウェブの搬送方向の反対向きに回転させ、且つ、ドクターブレードで版胴外周面に付着する余分な塗工液を掻き取りながら上記ウェブに接触させ、上記斜線溝部に満たされた塗工液によって上記ウェブと上記版胴外周面との間に跨がるビードと呼ばれる液溜まり部を形成しながら当該液溜まり部の塗工液を上記ウェブに転写するよう構成されている。

ところで、近年では、ウェブ表面に塗工層を形成する際、塗工層の厚みをできるだけ薄く、しかも、均一にすることを求められる場合がある。

しかし、上述の如き斜線溝部が外周面に形成された版胴で塗工を行うと、版胴の回転動作による斜線溝部の移動によって液溜まり部に溜まる塗工液が回転軸心の一端側に向けて次第に移動する。したがって、液溜まり部に溜まる塗工液の液面が回転軸心の他端側よりも一端側の方が高くなってしまうので、ウェブ表面に形成される塗工層の厚みが不均一になり、塗工層の厚みを薄く、しかも、均一に形成し難いという問題があった。

この問題に対応するために、版胴外周面に形成する斜線溝部を版胴の回転軸心の一端側に行くにつれて回転方向に傾斜して延びる斜線溝部だけでなく、版胴の回転軸心の他端側に行くにつれて回転方向に傾斜して延びる斜線溝部も形成して液溜まり部に溜まる塗工液の液面が回転軸心に沿って均一になるようにすることが考えられる。

例えば、特許文献１に開示されているグラビア塗工装置の版胴の外周面には、図８に概略拡大図として示すように、版胴の回転軸心の一端側に行くにつれて回転方向に傾斜して延びる多数の第１斜線溝部１２ａと、版胴の回転軸心の他端側に行くにつれて回転方向に傾斜して延びる多数の第２斜線溝部１２ｂとが形成され、各第１斜線溝部１２ａと各第２斜線溝部１２ｂとは、それぞれ回転軸心に沿って等間隔に並設されている。そして、隣り合う２つの第１斜線溝部１２ａと隣り合う２つの第２斜線溝部１２ｂとの間に囲まれた部分には、幅広な平坦面１２ｄを先端に有する多数の突起部１２ｃが形成され、ウェブ表面に塗工層を形成する際、ドクターブレードは、各突起部１２ｃの平坦面に付着する塗工液を掻き取るようになっている。

特開２０１５−４４１３５号公報

しかし、特許文献１における各第１斜線溝部１２ａと各第２斜線溝部１２ｂとは、回転軸心に沿う方向に対称な形状をなしていて、版胴外周面における各突起部１２ｃの配置は、回転方向に沿って規則正しく真っ直ぐに並ぶ多数の突起部１２ｃからなる環状突起群１２Ａが回転軸心に沿って等間隔に規則正しく多数並ぶものとなっている。したがって、上
記液溜まり部の各環状突起群１２Ａに対応する部分は、上記液溜まり部の各環状突起群に対応しない部分１２Ｂに比べて各突起部１２ｃの平坦面１２ｄの分だけ溜まる塗工液の量が減ってしまい、液溜まり部に溜まる塗工液の液面が回転軸心に沿って波状になるので、ウェブ表面に形成された塗工層の表面にウェブの搬送方向に延びる筋状の模様が形成されてしまい、その模様がはっきりと見えるものになると塗工不良と判定されてしまうおそれがある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、厚みが薄く、しかも、均一な塗工層を形成できるグラビア塗工装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、版胴外周面に形成される各突起部の形状に工夫を凝らしたことを特徴とする。

具体的には、連続搬送されるウェブに対して反対方向に回転しながら、外周面に付着した塗工液を上記ウェブに転写する版胴と、上記版胴の外周面に付着した余分な塗工液を、上記版胴の回転動作により掻き取って除去するドクターブレードと、を備えたグラビア塗工装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、上記版胴の外周面には、回転方向に対して傾斜した方向に延び、且つ、等間隔に配置されている多数の第１斜線溝部と、上記第１斜線溝部と交差した状態で、回転方向に対して傾斜した方向に延び、且つ、等間隔に配置されている多数の第２斜線溝部と、多数の上記第１斜線溝部と、多数の上記第２斜線溝部との間に形成された先端が尖鋭な多数の突起部と、が備えられている。

そして、上記ドクターブレードの厚みｔ１が、上記第１斜線溝部または上記第２斜線溝部を介して隣り合う２つの突起部の先端の間の間隔における上記版胴の回転方向成分の間隔をＤ１とし、上記ドクターブレードの先端が接触している上記版胴の外周面とその先端との間の角度をθとしたとき、ｔ１≧Ｄ１×ｓｉｎθとなるよう設定されていて、上記ドクターブレードが塗工液を掻き取る際、上記突起部の先端に上記ドクターブレードが点当たりすることを特徴とする。

上記ドクターブレードの先端が、上記版胴の回転方向の逆方向から鋭角な姿勢で上記版胴の外周面に接触している、としてもよい。

上記第１斜線溝部および上記第２斜線溝部の交差部位を介して上記版胴の回転方向に隣り合う２つの上記突起部のうち、回転方向の上流側に位置する突起部に対して、回転方向の下流側に位置する突起部が、上記版胴の回転方向に対して上記版胴の一方の端側に、所定の角度で、位置がずれるように配置されており、前記所定の角度が、１度以下の範囲に設定されている、としてもよい。

上記版胴の外周面の全領域の面積に対する、上記第１斜線溝部及び上記第２斜線溝部の各々による開口部分の全合計面積の比率が、少なくとも９０％以上になっているのがこのましい。

ドクターブレードによって掻き取られる各突起部に付着する塗工液の量が少なくなるので、回転軸心に沿う方向において液溜まり部に溜まる塗工液の量の偏る部分と偏らない部分との差が僅かになる。したがって、液溜まり部に溜まる塗工液の液面が回転軸心に沿って略均一になり、ウェブ表面に形成する塗工層を厚みが薄くて均一なものにすることができる。

ドクターブレードが版胴外周面に付着する余分な塗工液を掻き取る際、ドクターブレードの先端部分が第１及び第２斜線溝部に嵌まらなくなる。したがって、ドクターブレードの先端部分が第１及び第２斜線溝部に繰り返し嵌まることによりドクターブレードに振動が発生してしまい、当該振動によって塗工時における異音の発生が大きくなってしまうといったことを防ぐことができるとともに、振動によるドクターブレード先端の摩耗の進度が速くなるのを防いでメンテナンス回数を減らすことができる。

ドクターブレードの先端が、版胴の回転方向の逆方向から鋭角な姿勢で版胴の外周面に接触すれば、版胴外周面に付着する余分な塗工液を掻き取るために必要なドクターブレードの版胴外周面に対する接触圧を下げることができるので、ドクターブレード先端の摩耗の進度を遅くしてメンテナンス回数を減らすことができる。

第１斜線溝部および第２斜線溝部の交差部位を介して版胴の回転方向に隣り合う２つの突起部が、所定の角度で、版胴の回転方向に対して一方の端側に位置がずれるように配置すれば、各突起部が特許文献１のように回転方向に沿って規則正しく真っ直ぐに並ばなくなるので、版胴外周面の回転軸心に沿う方向における各突起部の偏る部分と偏らない部分とがなくなる。したがって、ドクターブレードが版胴外周面に付着する余分な塗工液を掻き取る際、ドクターブレードの先端部分に接触する各突起部が回転軸心に沿う方向において周期的に分散するようになり、ドクターブレード先端に発生する摩耗が偏ってしまうのを防ぐことができる。

第１斜線溝部及び第２斜線溝部の各々による開口比率が少なくとも９０％以上になっていれば、版胴外周面におけるドクターブレードに接触する部分が極僅かになるので、例えば、せん断凝集する特性を有する塗工液を用いた塗工であっても、ドクターブレード先端と各突起部との間において凝集する塗工液の量を減らすことができ、凝集した塗工液がドクターブレード先端に付着することにより発生する塗工層の欠陥を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るグラビア塗工装置を側面から見た概略図である。 本発明の実施形態に係るグラビア塗工装置の平面図である。 図２のIII拡大図である。 図３のIV−IV線における断面図である。 図３のV矢視図である。 図４のVI矢視図である。 本発明の実施形態に係るグラビア塗工装置を用いて各パラメータを変更しながら塗工して形成された塗工層の外観の判定結果を示す図である。 特許文献１の版胴外周面の一部拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係るグラビア塗工装置１を示す。該グラビア塗工装置１は、所謂キスリバース方式と呼ばれる塗工を行うものであり、複数のガイドロール１１（図１には２つのみ示す）にガイドされて上方向（図１の搬送方向Ｚ１）に連続搬送されるウェブＷ１の表面に塗工液１０を転写して上記ウェブＷ１の表面に塗工層を形成するものである。

上記グラビア塗工装置１は、回転軸心Ｃ１周りに回転可能な版胴２を備え、該版胴２は、上記ウェブＷ１に対して反対方向に回転しながら当該ウェブＷ１の表面に接触している。

上記版胴２の外周面には、図３に示すように、回転軸心Ｃ１の一端側に行くにつれて回転方向Ｘ１に傾斜して延びる多数の第１斜線溝部２ａと、回転軸心Ｃ１の他端側に行くにつれて回転方向Ｘ１に傾斜して延びる多数の第２斜線溝部２ｂとを備えている。

上記各第１斜線溝部２ａ及び上記各第２斜線溝部２ｂは、それぞれ上記回転軸心Ｃ１に沿って等間隔に並設され、塗工を行う際に塗工液１０が満たされるようになっている。

隣り合う２つの第１斜線溝部２ａと隣り合う２つの第２斜線溝部２ｂとの間に囲まれた部分には、突起部２ｃが形成されている。

該突起部２ｃは、図４乃至図６に示すように、先端が尖鋭な円錐状をなし、上記版胴２の外周面の全域に亘って多数設けられている。

上記版胴２の回転方向Ｘ１に隣り合う２つの突起部２ｃのうちの回転方向上流側の突起部２ｃに対する回転方向下流側の突起部２ｃは、上記版胴２の回転方向Ｘ１に対して回転軸心Ｃ１の一端側に角度が１°だけずれるよう設定されている。

尚、図３の各突起部２ｃ間の回転方向Ｘ１に対する傾きは、便宜上、誇張して記載している。

そして、上記版胴２の外周面の全領域の面積に対する上記各第１斜線溝部２ａ及び上記各第２斜線溝部２ｂの開口部分の全合計面積の比率（以下、この比率を開口率と呼ぶ）が９０％となるよう設定されている。

上記版胴２の径方向一側方には、図１及び図２に示すように、当該版胴２の回転軸心Ｃ１に沿って延びる塗工チャンバー３が設けられている。

該塗工チャンバー３は、上記版胴２側に開口する断面略Ｕ字状のチャンバー本体３ａを備え、該チャンバー本体３ａの内方は、上記塗工液１０を溜める液溜部３ｂとなっている。

上記チャンバー本体３ａの液溜部３ｂを形成する内面中央には、上記版胴２側に膨出する断面台形状をなす膨出部３ｃが形成されている。

上記チャンバー本体３ａの長手方向中央下部には、上記液溜部３ｂに塗工液１０を流入させる断面略Ｓ字状の流入孔３ｄが形成され、上記チャンバー本体３ａの長手方向両端側の各上部には、上記液溜部３ｂから塗工液１０を流出させる断面略Ｓ字状の流出孔３ｅが一対形成されている。

上記チャンバー本体３ａ上部の版胴２側には、上記版胴２の回転軸心Ｃ１に沿って延びる可撓性を有する板状の樹脂製ドクターブレード４が下方に真っ直ぐ延びる姿勢で固定ブロック５により固定され、その先端は、上記版胴２の回転方向Ｘ１に対して反対方向に向くように、且つ、上記版胴２の回転軸心Ｃ１の延長方向に見て上記版胴２の外周面に対して鋭角な姿勢となるように当該版胴２の外周面に接触している。

上記ドクターブレード４の厚みｔ１は、図５に示すように、上記各突起部２ｃのうちの隣り合う２つの突起部２ｃにおける上記版胴２の回転方向Ｘ１の間隔をＤ１、上記版胴２の回転軸心Ｃ１の延長方向に対する上記ドクターブレード４の角度をθとすると、ｔ１≧Ｄ１×ｓｉｎθとなるよう設定されている。

一方、上記チャンバー本体３ａ下部の版胴２側で、且つ、上記ドクターブレード４に対向する位置には、図１に示すように、上記版胴２の回転軸心Ｃ１に沿って延びる可撓性を有する樹脂製シールプレート６が上方に真っ直ぐ延びる姿勢で固定ブロック７により固定され、その先端は、上記版胴２の外周面に接触して上記液溜部３ｂの版胴２における回転方向上流側をシールしている。

また、上記塗工チャンバー３の長手方向両端側には、図２に示すように、樹脂製サイドシール８が一対取り付けられ、上記ドクターブレード４、上記シールプレート６及び上記両サイドシール８で上記液溜部３ｂを密閉するようになっている。

上記ドクターブレード４の先端は、塗工液循環装置（図示せず）により上記流入孔３ｄ及び流出孔３ｅを介して上記液溜部３ｂに溜まる塗工液１０を循環させながら上記版胴２を回転させると、上記版胴２の外周面に付着する余分な塗工液１０を掻き取って計量するようになっている。

上記版胴２の外周面に付着する余分な塗工液１０がドクターブレード４によって掻き取られる際、上記各突起部２ｃの先端は、上記ドクターブレード４と点当たりするようになっていて、上記各突起部２ｃの先端に付着する塗工液１０が上記ドクターブレード４によって掻き取られて除去されるようになっている。

そして、上記グラビア塗工装置１は、連続搬送されるウェブＷ１に対して版胴２が回転しながら接触することにより、上記各第１斜線溝部２ａ及び上記各第２斜線溝部２ｂに満たされた塗工液１０によって上記ウェブＷ１と上記版胴２の外周面との間に跨がる液溜まり部９を形成しながら当該液溜まり部９の塗工液１０を上記ウェブＷ１に転写するようになっている。

次に、本発明の実施形態に係るグラビア塗工装置１を用いて各パラメータを変更しながらウェブＷ１に形成した塗工層の外観の判定結果について説明する。

図７は、第１斜線溝部２ａ及び第２斜線溝部２ｂの数（以下、線数と呼ぶ）及び開口率を変更しながらウェブＷ１に形成された塗工層の表面に筋状の模様が現れるか否かを評価した結果を示す。塗工層の表面に筋状の模様が現れない条件のものを◎、塗工層の表面に筋状の模様が現れるが製品としたときに問題とならないものを○、塗工層の表面に筋状の模様が現れて製品としたときに問題となるものを×とした。

この結果から、本発明の版胴２において、開口率が９０％であると線数に関わらず製品として問題とならない塗工層を形成することができることがわかった。

以上より、本発明の実施形態によると、ドクターブレード４によって掻き取られる各突起部２ｃに付着する塗工液の量が少なくなるので、回転軸心Ｃ１に沿う方向において液溜まり部９に溜まる塗工液１０の量の偏る部分と偏らない部分との差が僅かになる。したがって、液溜まり部９に溜まる塗工液１０の液面が回転軸心Ｃ１に沿って略均一になり、ウェブＷ１の表面に形成する塗工層を厚みが薄くて均一なものにすることができる。

また、ドクターブレード４の厚みｔ１は、各突起部２ｃのうちの隣り合う２つの突起部２ｃにおける版胴２の回転方向Ｘ１の間隔をＤ１、版胴２の回転軸心Ｃ１の延長方向に見て上記版胴２の外周面に対する上記ドクターブレード４の角度をθとすると、ｔ１≧Ｄ１×ｓｉｎθとなるよう設定されているので、ドクターブレード４が版胴２の外周面に付着する余分な塗工液１０を掻き取る際、ドクターブレード４の先端部分が第１斜線溝部２ａ及び第２斜線溝部２ｂに嵌まらなくなる。したがって、ドクターブレード４の先端部分が第１斜線溝部２ａ及び第２斜線溝部２ｂに繰り返し嵌まることによりドクターブレード４に振動が発生してしまい、当該振動によって塗工時における異音の発生が大きくなってしまうといったことを防ぐことができるとともに、振動によるドクターブレード４先端の摩耗の進度が速くなるのを防いでメンテナンス回数を減らすことができる。

また、ドクターブレード４の先端が上記版胴２の回転方向Ｘ１に対して逆方向に向くように、且つ、上記版胴２の回転軸心Ｃ１の延長方向に見て版胴２の外周面に対して鋭角な姿勢となるよう版胴２の外周面に接触しているので、版胴２の外周面に付着する余分な塗工液１０を掻き取るために必要なドクターブレード４の版胴２の外周面に対する接触圧を下げることができ、ドクターブレード４先端の摩耗の進度を遅くしてメンテナンス回数を減らすことができる。

また、版胴２の回転方向Ｘ１に隣り合う２つの突起部２ｃのうちの版胴２の回転方向Ｘ１の下流側の突起部２ｃが上流側の突起部２ｃに対して版胴２の回転方向Ｘ１に対して回転軸心Ｃ１の一端側にずれた位置となっているので、各突起部２ｃが特許文献１のように回転方向Ｘ１に沿って規則正しく真っ直ぐに並ばなくなり、版胴２の外周面の回転軸心Ｃ１に沿う方向における各突起部２ｃの偏る部分と偏らない部分とがなくなる。したがって、ドクターブレード４が版胴２の外周面に付着する余分な塗工液１０を掻き取る際、ドクターブレード４の先端部分に接触する各突起部２ｃが回転軸心Ｃ１に沿う方向において周期的に分散するようになり、ドクターブレード４先端に発生する摩耗が偏ってしまうのを防ぐことができる。

また、版胴２の外周面における開口率が９０％に設定されているので、版胴２の外周面におけるドクターブレード４に接触する部分が極僅かになり、例えば、せん断凝集する特性を有する塗工液１０を用いた塗工であっても、ドクターブレード４の先端と各突起部２ｃとの間において凝集する塗工液１０の量を減らすことができ、凝集した塗工液１０がドクターブレード４の先端に付着することにより発生する塗工層の欠陥を抑制することができる。

尚、本発明の実施形態では、版胴２の外周面における開口率を９０％に設定しているが、本発明の実施形態の版胴２において開口率を９０％以上に設定しておけば同様の効果を得ることができる。

また、本発明の実施形態では、版胴２の回転方向Ｘ１に隣り合う２つの突起部２ｃのうちの回転方向上流側の突起部２ｃに対する回転方向下流側の突起部２ｃの位置が版胴２の回転方向Ｘ１に対して回転軸心Ｃ１の一端側に角度が１°だけずれるよう設定されているが、そのずれる角度θは、０°＜θ≦１°であればよい。

また、本発明の実施形態では、ドクターブレード４の先端が版胴２の回転方向Ｘ１に対して反対方向に向くように、且つ、版胴２の回転軸心Ｃ１の延長方向に見て版胴２の外周面に対して鋭角な姿勢となるよう版胴２の外周面に接触しているが、ドクターブレード４の先端が版胴２の回転方向Ｘ１に沿うように、且つ、版胴２の回転軸心Ｃ１の延長方向に見て版胴２の外周面に対して鋭角な姿勢となるよう版胴２の外周面に接触するような構成であってもよい。

また、本発明の実施形態におけるドクターブレード４の先端は、静止した状態の版胴２の外周面に対して接触した状態において、各突起部２ｃのうちの多数の突起部２ｃに接触するようにその厚みｔ１を設定することにより、塗工時におけるドクターブレード４の振動を起因とした異音の発生やドクターブレード４先端の摩耗の偏りを確実に防ぐことができる。

本発明は、連続搬送されるウェブに塗工液を塗工するグラビア塗工装置に適している。

１ グラビア塗工装置
２ 版胴
２ａ 第１斜線溝部
２ｂ 第２斜線溝部
２ｃ 突起部
４ ドクターブレード
ｔ１ ドクターブレードの厚み
Ｃ１ 回転軸心
Ｗ１ ウェブ

Claims (4)

1. 連続搬送されるウェブに対して反対方向に回転しながら、外周面に付着した塗工液を上記ウェブに転写する版胴と、
   上記版胴の外周面に付着した余分な塗工液を、上記版胴の回転動作により掻き取って除去するドクターブレードと、
   を備えたグラビア塗工装置であって、
   上記版胴の外周面には、
   回転方向に対して傾斜した方向に延び、且つ、等間隔に配置されている多数の第１斜線溝部と、
   上記第１斜線溝部と交差した状態で、回転方向に対して傾斜した方向に延び、且つ、等間隔に配置されている多数の第２斜線溝部と、
   多数の上記第１斜線溝部と、多数の上記第２斜線溝部との間に形成された先端が尖鋭な多数の突起部と、
   が備えられ、
   上記ドクターブレードの厚みｔ１が、
   上記第１斜線溝部または上記第２斜線溝部を介して隣り合う２つの突起部の先端の間の間隔における上記版胴の回転方向成分の間隔をＤ１とし、上記ドクターブレードの先端が接触している上記版胴の外周面とその先端との間の角度をθとしたとき、ｔ１≧Ｄ１×ｓｉｎθとなるよう設定されていて、
   上記ドクターブレードが塗工液を掻き取る際、上記突起部の先端に上記ドクターブレードが点当たりすることを特徴とするグラビア塗工装置。
2. 請求項１に記載のグラビア塗工装置において、
   上記ドクターブレードの先端が、上記版胴の回転方向の逆方向から鋭角な姿勢で上記版胴の外周面に接触していることを特徴とするグラビア塗工装置。
3. 請求項１又は２に記載のグラビア塗工装置において、
   上記第１斜線溝部および上記第２斜線溝部の交差部位を介して上記版胴の回転方向に隣り合う２つの上記突起部のうち、回転方向の上流側に位置する突起部に対して、回転方向の下流側に位置する突起部が、上記版胴の回転方向に対して上記版胴の一方の端側に、所定の角度で、位置がずれるように配置されており、
   前記所定の角度が、１度以下の範囲に設定されていることを特徴とするグラビア塗工装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載のグラビア塗工装置において、
   上記版胴の外周面の全領域の面積に対する、上記第１斜線溝部及び上記第２斜線溝部の各々による開口部分の全合計面積の比率が、少なくとも９０％以上になっていることを特徴とするグラビア塗工装置。
   

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