JPWO2012043513A1 - シリンダ用メッキ装置 - Google Patents
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Abstract
シリンダのメッキ技術において装置全体の寿命の向上を図ることができる上、シリンダ表面のメッキ層の硬度の均一化を実現してその硬度ムラを解消し、かつチャック手段の先端部の酸化を抑制することができるシリンダ用メッキ装置を提供する。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てなるシリンダ用メッキ装置であって、前記チャック手段に熱冷却手段を設け、該熱冷却手段が冷却媒体を有し該冷却媒体を循環させることによって該チャック手段のシリンダ把持部を冷却し該シリンダ、特にシリンダ端部及び該チャック手段のシリンダ把持部における熱の蓄積を解消するようにした。
Description
本発明は、長尺状のシリンダ、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)の外周表面に版面形成用の版材として不溶性電極を用いるメッキ、例えば銅メッキ又はクロムメッキを施すためのシリンダ用メッキ装置に関し、特には該シリンダを把持するチャック手段に熱冷却手段を設け、メッキ処理中にシリンダ、特にシリンダ端部及びチャック手段のシリンダ把持部を冷却し、該シリンダ、特にシリンダ端部及び該チャック手段のシリンダ把持部における熱の蓄積を解消するようにして該シリンダの外周表面に対するメッキ処理の均一化を図るようにしたシリンダ用メッキ装置に関する。
グラビア印刷では、グラビア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、その上に版面形成用の銅メッキ層(版材)を形成する。そしてこの銅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。
従来、グラビアシリンダの外周表面に銅メッキを施すための方法及び装置としては、可溶性陽極として含燐銅ボールを用いたものが広く知られており、これはグラビアシリンダの長手方向両端を一対のロールチャックで回転可能且つ通電可能に把持して、メッキ液が貯留されたメッキ槽に収容し、グラビアシリンダを回転させつつ、メッキ液中の含燐銅ボール(可溶性陽極)とグラビアシリンダ(陰極)との間に電流密度10〜15A/dm2程度の電流を流すことにより、陰極となっているグラビアシリンダの外周表面に銅が析出して、銅メッキが行われるようにしたものである(例えば、特許文献1及び2参照)。
しかし、一般的にグラビアシリンダ用銅メッキ方法及び装置で用いられている含燐銅ボールは、燐:350〜700ppm、酸素:2〜5ppmを含有し、残りが銅及び不純物からなるものであり、不可避的に含まれる不純物のためにメッキ処理中においてアノードスラッジが発生し、これがグラビアシリンダの外周表面にブツ(微小突起)やピット(ピンホール)等の欠陥を生じさせる原因となる。半導体製造用等には高純度の含燐銅ボールもあるが、高価であるためにグラビアシリンダ用としてはコスト面から採用されていない。また、銅メッキ液中の含燐銅ボールの溶解量が多くなり過ぎて銅イオン濃度が高くなり、適切なメッキ処理ができなくなるのを防止すべく、定期的にメッキ液を抜いて希釈し、適切な銅イオン濃度に調整したり、廃液を処理したりする必要もある。さらに、グラビアシリンダの両端部近傍に電流が集中するために直胴部に比べて両端部近傍の周面が厚くメッキされてしまい、事後的な研磨等によってメッキの厚みを均一化する処理が別途必要となっている。
他方、可溶性陽極として含燐銅ボールを用いる方法以外にも、不溶性陽極を用いる銅メッキ方法が知られており、これによるグラビアシリンダ用銅メッキ方法及び装置としては、不溶性陽極として例えばチタン板の表面に酸化イリジウム等をコーティングしたものを用い、メッキ槽と銅の溶解槽とを用意して、溶解槽にて銅メッキ材料(例えば酸化銅や炭酸銅等)を溶解して、これをメッキ槽中のメッキ液に供給し、不溶性陽極と陰極をなすグラビアシリンダとの間で通電して、銅メッキを施すようにしたものがある(例えば、特許文献3参照)。
上記方法及び装置によれば、アノードスラッジの発生がないのでブツやピット等の欠陥は生じないものの、グラビアシリンダの両端部近傍の周面が厚くメッキされてしまう欠点が依然としてあった。そこで、これを解消すべく、メッキ槽内において、グラビアシリンダの下方に位置する不溶性陽極を昇降自在に構成し、種々のサイズのグラビアシリンダに応じて不溶性陽極をグラビアシリンダの下面に5mm〜30mmの間隙となるように近接せしめることにより、グラビアシリンダの両端部近傍で電流集中が生じず、グラビアシリンダの全長に亘って略均一な厚みのメッキを施すことができ、且つメッキ液の銅濃度及び硫酸濃度を自動調節可能なグラビアシリンダ用銅メッキ方法及び装置を本願出願人は提案している(特許文献4参照)。
またさらに、上記提案では、不溶性陽極を直接メッキ液中に設置しているために光沢剤やコゲ止め剤等の添加剤の消耗量が著しく多くなることや、コゲ防止のため電流密度15〜20A/dm2程度、電圧10〜15V程度となるためにメッキ処理に長時間を要し電力供給コストが掛かることや、メッキ厚みの均一化が不充分であることや、不溶性陽極がグラビアシリンダの下方に位置するために視認性が悪く操作性も悪いこと等に鑑みて、中空円筒状のグラビアシリンダをその長手方向両端で把持し、銅メッキ液が満たされたメッキ槽に収容し、所定速度で回転しつつ陰極となるように通電すると共に、該メッキ槽内でグラビアシリンダの両側方にスライド自在に垂設され且つ陽極となるように通電された不溶性陽極を内設してなる一対の長尺箱状の陽極室を該グラビアシリンダの両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、グラビアシリンダの外周表面に銅メッキを施すようにしたグラビアシリンダ用銅メッキ方法及び装置を本願出願人は既に提案した(特許文献5)。
上記提案によれば、グラビアシリンダのサイズを問わずにブツやピット等の欠陥を生じることなくグラビアシリンダの全長に亘って従来よりも均一な厚みの銅メッキを施すことができ、且つ銅メッキ液の自動的な濃度管理が可能であると共に、添加剤の消耗量を低減せしめ、短時間でのメッキ処理を可能とし、電力供給コストを低減させ、視認性良く取り扱い易いグラビアシリンダ用銅メッキ方法及び装置を提供することができるが、グラビアシリンダ300の全長に亘る銅メッキの厚みの均一性という観点からは必ずしも充分なものではなく、グラビアシリンダ300の両端部近傍(特に端部から50mm〜200mm程度の部分)において、電流が集中するために直胴部に比べて両端部近傍の周面が厚くメッキされ150μm程度の厚いメッキの層が形成されてしまうという現象は依然として充分には解決されていなかった。
本願出願人は、さらに鋭意研究を続けて、不溶性電極を分割し、各分割電極の電位を調節することによって、シリンダ端部における電流集中を効果的に防止することができるという画期的な新規知見を得て、シリンダのサイズを問わずにブツやピット等の欠陥を生じることなくシリンダの全長に亘ってより均一な厚みの銅メッキを施すことができ、且つ銅メッキ液の自動的な濃度管理が可能であると共に、添加剤の消耗量を低減せしめ、短時間でのメッキ処理を可能とし、電力供給コストを低減させ、視認性良く取り扱い易いシリンダ用メッキ方法及び装置を提供すると共に、シリンダの両端部近傍が直胴部に比べて厚くメッキされるのを大幅に抑止して、事後的にメッキの厚みを均一化する研磨等の処理を不要乃至簡略化することのできるシリンダ用メッキ方法及び装置を提案した(特許文献6)。
上記したシリンダ用メッキ方法は、長尺状のシリンダをその長手方向両端で把持して、メッキ液が満たされたメッキ槽に収容し、所定速度で回転しつつ陰極となるように通電すると共に、該メッキ槽内でシリンダの両側方にスライド自在に垂設され且つ所定の通電が行われる不溶性電極を内設してなる一対の長尺箱状の電極室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方法であって、前記不溶性電極を多数の分割電極に分割するとともに前記シリンダの長手方向の少なくとも両端部近傍に対応する前記不溶性電極部分をそれぞれ少なくとも3つの分割電極群に分割し、各分割電極群が1個以上の分割電極を有し、該分割電極群の電位を制御して該シリンダの両端部外周表面のメッキの層の厚みを調整するようにしたものである(特許文献6、請求項1)。
また、上記したシリンダ用メッキ装置は、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方にスライド自在に垂設され且つ所定の通電が行われる不溶性電極を内設してなる一対の長尺箱状の電極室とを備え、該電極室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、前記不溶性電極を多数の分割電極に分割するとともに前記シリンダの長手方向の少なくとも両端部近傍に対応する前記不溶性電極部分をそれぞれ少なくとも3つの分割電極群に分割し、各分割電極群が1個以上の分割電極を有し、該分割電極群の電位を制御して該シリンダの両端部外周表面のメッキの層の厚みを調整するようにしたものである(特許文献6、請求項10)。
上記提案のシリンダ用メッキ方法及び装置によれば、確かにシリンダの両端部近傍が直胴部に比べて厚くメッキされるのを大幅に抑止して、事後的にメッキの厚みを均一化する研磨等の処理を不要乃至簡略化することができるが、いまだメッキの層の厚さを均一化する観点からいえば完璧とはいえないものであった。本願出願人は、引き続き、シリンダのメッキ技術において厚さの均一なメッキの層を形成することのできる技術を追求していたところ、メッキ処理中にシリンダに熱が蓄積されて高温となりかつこの高温のシリンダを把持するチャック手段の把持側端部も高温となり、その把持機能が低下してしまい、シリンダの回転の均一性が低下してしまい、ひいてはメッキ層の厚さの均一性の低下を惹起するという事態を招来してしまうという知見を得た。また、シリンダの温度が上昇すると、銅メッキ及びクロムメッキを含めてメッキ層の硬度が低下してしまい、特にシリンダの両端面におけるメッキ層の硬度が低下するという問題があった。さらに、特にチャック手段の先端部の温度が上昇すると、チャック手段の先端部が酸化されて酸化皮膜で被覆されてしまって通電不良となり、電流の流れが悪くなるので電流をもっと流そうとするとチャック手段の先端部の温度が上昇して酸化が進んで酸化皮膜の形成が増大するという悪循環が生じてしまうという問題があった。
そこで、本願出願人は、上記した従来技術の問題を解消すべく、さらに検討を加えた結果、シリンダを把持するチャック手段に熱冷却手段を設けることによってメッキ処理中にシリンダ、特にシリンダ端部及びチャック手段のシリンダ把持部を冷却し、該シリンダ、特にシリンダ端部及び該チャック手段のシリンダ把持部における熱の蓄積を解消するようにし、メッキ処理中のシリンダにおける熱の蓄積を均一化し、チャック手段の先端部の酸化が抑制されることを見出し、本発明に到達したものである。
本発明は、シリンダのメッキ技術において装置全体の寿命の向上を図ることができる上、シリンダ表面のメッキ層の硬度の均一化を実現してその硬度ムラを解消し、かつチャック手段の先端部の酸化を抑制することができ上記したチャック手段の先端部に酸化皮膜が形成されてしまうという悪循環の抑制が可能となり、シリンダのサイズを問わずにブツやピット等の欠陥を生じることなくシリンダの全長に亘ってより均一な厚みのメッキを施すことができるシリンダ用メッキ装置を提供することを目的とするものである。
本発明のシリンダ用メッキ装置は、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、
前記チャック手段に熱冷却手段を設け、該熱冷却手段が冷却媒体を有し該冷却媒体を循環させることによって該チャック手段のシリンダ把持部を冷却し該シリンダ、特にシリンダ端部及び該チャック手段のシリンダ把持部における熱の蓄積を解消するようにしたことを特徴とする。
前記チャック手段に熱冷却手段を設け、該熱冷却手段が冷却媒体を有し該冷却媒体を循環させることによって該チャック手段のシリンダ把持部を冷却し該シリンダ、特にシリンダ端部及び該チャック手段のシリンダ把持部における熱の蓄積を解消するようにしたことを特徴とする。
前記熱冷却手段は、前記チャック手段のシリンダ把持部に隣接して設けられたメインパイプ部と、該メインパイプ部の内部に形成された冷却媒体を流通させるための冷却媒体用流路と、該冷却媒体用流路の流入口及び流出口に連通する外部流路と、該冷却媒体用流路及び外部流路に封入された冷却媒体と、該外部流路に設置されかつ該冷却媒体用流路及び外部流路に封入された冷却媒体が該外部流路から該流入口を介して該冷却媒体用流路に流入するとともに該冷却媒体用流路から該流出口を介して該外部流路に流出するように作用する循環ポンプ手段と、該外部流路に設置されかつ該流出口から流出する該冷却媒体を冷却するように作用する冷却装置と、を含む構成とするのが好適である。
本発明のシリンダ用メッキ装置におい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の層の厚みを調整するのが好ましい。
本発明のシリンダ用メッキ装置において、前記不溶性電極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、シリンダ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。
前記不溶性電極をシリンダ側面に近接せしめる間隔は、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。近接せしめる間隔は狭ければ狭いほどメッキの厚みの均一化の観点からは好ましいが、あまり狭すぎるとメッキ処理中に不溶性電極とシリンダが接触してしまう事故が生じる危険があるからである。
前記メッキ液を銅メッキ液とし、前記シリンダをグラビアシリンダとすることができる。また、前記銅メッキ液は硫酸銅、硫酸、塩素及び添加剤を含み、該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、前記メッキ液をクロムメッキ液とし、クロムメッキを行うことも可能である。
本発明は、シリンダを把持するチャック手段に熱冷却手段を設けることによってメッキ処理中にシリンダ、特にシリンダ端部及びチャック手段のシリンダ把持部を冷却し、該シリンダ、特にシリンダ端部及び該チャック手段のシリンダ把持部における熱の蓄積を解消するようにし、シリンダのメッキ技術において装置全体の寿命の向上を図ることができる上、シリンダ表面のメッキ層の硬度の均一化を実現してその硬度ムラを解消し、かつチャック手段の先端部の酸化を抑制することができ上記したチャック手段の先端部に酸化皮膜が形成されてしまうという悪循環の抑制が可能となり、特にグラビアシリンダのメッキ処理に好適に用いられるという著大な効果を達成するものである。
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3は本発明のシリンダ用メッキ装置の基本構成の一例を示す側面的概略説明図である。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銅メッキ装置について説明する。
本発明のグラビアシリンダ用銅メッキ装置2は、長尺中空円筒状のグラビアシリンダ300の外周表面に銅メッキを施すための装置であり、メッキ槽10、グラビアシリンダ300を支持する一対のチャック手段14,14、ブスバー20,20を介して該メッキ槽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については、従来の装置(特許文献1〜3、5、6参照)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、銅メッキ液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を銅メッキ液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銅メッキ液304を回収する回収口12が設けられ(図3〜図5参照)、メッキ槽10の下方には、回収口12と連通して銅メッキ液304を溜めておく貯留槽70を備える(図3参照)。貯留槽70には、銅メッキ液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、銅メッキ液304の不純物の除去を行うための濾過器80や、貯留槽70から銅メッキ液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(図3参照)。
本発明のグラビアシリンダ用銅メッキ装置2は、長尺中空円筒状のグラビアシリンダ300の外周表面に銅メッキを施すための装置であり、メッキ槽10、グラビアシリンダ300を支持する一対のチャック手段14,14、ブスバー20,20を介して該メッキ槽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については、従来の装置(特許文献1〜3、5、6参照)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、銅メッキ液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を銅メッキ液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銅メッキ液304を回収する回収口12が設けられ(図3〜図5参照)、メッキ槽10の下方には、回収口12と連通して銅メッキ液304を溜めておく貯留槽70を備える(図3参照)。貯留槽70には、銅メッキ液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、銅メッキ液304の不純物の除去を行うための濾過器80や、貯留槽70から銅メッキ液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(図3参照)。
チャック手段14,14は、グラビアシリンダ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、グラビアシリンダ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(図3参照)。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(図3参照)。
本発明の特徴は、シリンダを把持するチャック手段に熱冷却手段を設けることによってメッキ処理中にシリンダ、特にシリンダ端部及びチャック手段のシリンダ把持部を冷却し、該シリンダ、特にシリンダ端部及び該チャック手段のシリンダ把持部における熱の蓄積を解消するようにし、メッキ処理中のシリンダにおける熱の蓄積を均一化し、シリンダのメッキにおいてさらにメッキの層の厚さの均一化を図るものである。図1は本発明のシリンダ用メッキ装置におけるシリンダのチャック手段に熱冷却手段を設けた構成の一例を示す正面概略説明図である。図3は本発明のシリンダ用メッキ装置の基本構成の一例を示す側面的概略説明図である。
図1及び図3において、シリンダ300をその両端部で把持する一対のチャック手段14には熱冷却手段100がそれぞれ設けられている(図1においては一方のチャック手段14のみを図示)。該チャック手段14、14はシリンダ300の両端をシリンダ把持部(一般的にはチャックコーンと称される)14a,14aによってそれぞれ把持する。
前記熱冷却手段100は、前記チャック手段14のシリンダ把持部14aに隣接してメインパイプ部102が設けられている。該メインパイプ部102の内部には冷却媒体104を流通させるための冷却媒体用流路106が形成されている。該チャック手段14の後端部14bには該冷却媒体用流路106に連通し該冷却媒体104の流入及び流出を行うための流入口108及び流出口110が形成されている。112は外部流路で、該メインパイプ部102の外部に設けられており、該流入口108及び流出口110に連通している。上記冷却媒体104としては気液二相の冷却媒体、例えば蒸留水が好適に用いられるが、その他公知の冷却媒体が使用可能なことはいうまでもない。
前記冷却媒体104は前記冷却媒体用流路106及び外部流路112に封入されている。114は循環ポンプ手段で、該外部流路112に設置されている。該循環ポンプ手段114は、該冷却媒体用流路106及び外部流路112に封入された冷却媒体104が該外部流路112から該流入口108を介して該冷却媒体用流路106に流入するとともに該冷却媒体用流路106から該流出口110を介して該外部流路112に流出するように作用する。116は冷却装置で、該外部流路112に設置されかつ該流出口110から流出する該冷却媒体104を冷却するように作用する。
図3の構成において、各不溶性電極22,22に必要な電位をかけてシリンダ300に対するメッキ処理を行うと、シリンダ300が発熱し、この発熱によってシリンダ300が高温となり、このシリンダ300の両端を把持するチャック手段14,14のシリンダ把持部14a,4aも高温となる。このメッキ処理中に生じるチャック手段14,14のシリンダ把持部14a,4aの高温化を、シリンダ、特にシリンダ端部及びチャック手段のシリンダ把持部を冷却することにより解消し、該シリンダ、特にシリンダ端部及び該チャック手段のシリンダ把持部における熱の蓄積を解消するようにし、そのためシリンダ300の極端な温度上昇は回避されまたシリンダ把持部14aの温度上昇も回避されるためにチャック手段14の把持機能の低下も防止され、シリンダのメッキ処理においてさらにメッキの層の厚さの均一化を図ることが可能となるものである。
図8は本発明のシリンダ用メッキ装置における不溶性電極の設置の一例を示す正面概略説明図である。図2は本発明のシリンダ用メッキ装置の要部の摘示拡大斜視説明図である。本発明のグラビアシリンダ用銅メッキ装置2にあっては、図8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、該ブスバー20,20に不溶性電極22,22がメッキ槽10内でチャック手段14に把持されたグラビアシリンダ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酸化イリジウム等をコーティングしたものが用いられる。
本発明においては、図8及び図2に示されたように、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する構成を採用することもできる。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、グラビアシリンダ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、該不溶性電極22,22はその上端部を回動中心として当該不溶性電極22,22を回動可能に構成されており、該グラビアシリンダ300に対する近接間隔を制御することによって該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。該不溶性電極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、例えば図7に示すような機構を採用することができる。図7は本発明における不溶性電極の動作例を示す正面的説明図である。図7において、300Aは最大径のシリンダを、300Bは最小径のシリンダをそれぞれ仮想的に示すものである。符号64はメッキ槽10に取り付けられる回転軸である。該回転軸10にはブスバー20が取り付けられ、該ブスバー20の先端部分には不溶性電極22が装着されている。この様な構成により、該回転軸10を回動させることによって、ブスバー20が回動し、それとともに不溶性電極22が回動する。従って、図7に示されるように、シリンダ300、300A,300Bの径に応じて該不溶性電極22を回動させて、その下端部分をシリンダ300、300A,300Bの表面に対する近接距離を最適位置に制御してメッキを行うことができる。
次に、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については特に限定されないが、図4〜図6に基づいて一例を説明する。図4は、本発明における不溶性電極のスライド機構の一例を示す平面説明図である。図5は、本発明における不溶性電極のスライド機構の一例を示す側面説明図である。図6は本発明における不溶性電極のスライド機構の一例を示す正面的説明図である。図4〜図6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4〜図5参照)。
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銅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。
本発明のグラビアシリンダ用銅メッキ装置2は、更に、特許文献5に記載されたような銅メッキ液自動管理機構を備えることが望ましいが、詳細な説明は省略する。
銅メッキ液自動管理機構は、貯留槽に溜められている銅メッキ液の銅濃度及び硫酸濃度を調整するための管理機構である。銅メッキ液が、例えば硫酸銅(CuSO4・5H2O)濃度:200〜250g/L、硫酸(H2SO4)濃度:50〜70g/L、塩素(Cl)濃度:50〜200ppm及び光沢剤やコゲ止め剤等の添加剤濃度:1〜10mL/Lからなる場合、グラビアシリンダに対する銅メッキが進行するにつれて、銅メッキ液中の銅イオン濃度が減少し、遊離の硫酸が増加する。そこで、減少した銅イオン濃度は酸化第二銅(CuO)を添加することにより、CuO+H2SO4→CuSO4+H2Oという反応を生じせしめて銅イオン濃度を調整すべく、銅メッキ液自動管理機構を導入するものである。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ので好ましい。
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。
以下の実施例1〜実施例3では、次の共通構成を用いた。メッキ装置として図3に示した構成の装置を用いた。銅メッキ液として、硫酸銅濃度220g/L、硫酸濃度60g/L、塩素濃度120ppm、添加剤に「コスモRS−MU」(大和特殊(株)製造販売)を5mL/L、「コスモRS−1」(大和特殊(株)製造販売)を2mL/Lを含む硫酸銅メッキ液を使用した。銅メッキ液自動管理機構により補給される粉末として酸化第二銅粉末である「易溶性酸化銅(ES−CuO)」(鶴見曹達(株)製造販売)を使用した。不溶性電極としてはチタン板の表面に酸化イリジウムをコーティングしたものを用いた。
(実施例1)
グラビアシリンダとして、円周500mm、全長1100mmのアルミ芯の円筒形基材を用い、グラビアシリンダの両端を図1に示したような熱冷却手段を設けたチャック手段によってチャックしてメッキ槽に装着し、不溶性電極をコンピュータ制御されたスライド機構により30mmまでグラビアシリンダ側面に近接させ、銅メッキ液をオーバーフローさせ、グラビアシリンダを全没させた。グラビアシリンダの回転速度を120rpmとし、液温40℃、電流密度16A/dm2(総電流890A、電圧7V)とした。図8及び図2に示したように、下端部分を内方に湾曲させた形状の電極を用いた。この条件で厚さ100μmとなるまで銅メッキした。メッキ処理に要した時間は約20分であった。メッキ処理されたシリンダの端面形状をレーザー計測器によって測定した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、グラビアシリンダの全長に亘って厚みの均一なメッキが可能であった。特に、グラビアシリンダの両端部においてもメッキの厚みの均一性は保たれており、グラビアシリンダの両端部近傍が直胴部に比べて厚くメッキされるのを大幅に抑止できていた。
グラビアシリンダとして、円周500mm、全長1100mmのアルミ芯の円筒形基材を用い、グラビアシリンダの両端を図1に示したような熱冷却手段を設けたチャック手段によってチャックしてメッキ槽に装着し、不溶性電極をコンピュータ制御されたスライド機構により30mmまでグラビアシリンダ側面に近接させ、銅メッキ液をオーバーフローさせ、グラビアシリンダを全没させた。グラビアシリンダの回転速度を120rpmとし、液温40℃、電流密度16A/dm2(総電流890A、電圧7V)とした。図8及び図2に示したように、下端部分を内方に湾曲させた形状の電極を用いた。この条件で厚さ100μmとなるまで銅メッキした。メッキ処理に要した時間は約20分であった。メッキ処理されたシリンダの端面形状をレーザー計測器によって測定した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、グラビアシリンダの全長に亘って厚みの均一なメッキが可能であった。特に、グラビアシリンダの両端部においてもメッキの厚みの均一性は保たれており、グラビアシリンダの両端部近傍が直胴部に比べて厚くメッキされるのを大幅に抑止できていた。
(実施例2)
グラビアシリンダとして、円周430mm、全長1100mmのアルミ芯の円筒形基材を用いた以外は、実施例1と同様にしてメッキ処理を行ったところ、実施例1と同様の結果を得た。
グラビアシリンダとして、円周430mm、全長1100mmのアルミ芯の円筒形基材を用いた以外は、実施例1と同様にしてメッキ処理を行ったところ、実施例1と同様の結果を得た。
(実施例3)
グラビアシリンダとして、円周920mm、全長1100mmのアルミ芯の円筒形基材を用いた以外は、実施例1と同様にしてメッキ処理を行ったところ、実施例1と同様の結果を得た。
グラビアシリンダとして、円周920mm、全長1100mmのアルミ芯の円筒形基材を用いた以外は、実施例1と同様にしてメッキ処理を行ったところ、実施例1と同様の結果を得た。
上記した発明の実施の形態においては、グラビアシリンダに対して銅メッキを施す例について説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、グラビアシリンダに対してクロムメッキを施す場合にも適用でき、またその他のシリンダ状の被メッキ物に対して銅メッキ以外のメッキを施す場合にも適用可能であり、例えば、ロータリースクリーン印刷用の印刷シリンダに対してニッケルメッキを行う場合にも同様に適用できる。
また、上記した発明の実施の形態においては、熱冷却手段100として図1に示した構造について説明したが、例えばヒートパイプ手段等の公知の熱冷却手段を適用することも可能である。
2:グラビアシリンダ用銅メッキ装置、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、14a:チャック手段の先端部、シリンダ把持部、14b:チャック手段の後端部、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:取付金具、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、70:貯留槽、80:濾過器、86:ヒータ、88:熱交換器、100:熱冷却手段、102:メインパイプ部、104:冷却媒体、106:冷却媒体用流路、108:流入口、110:流出口、112:外部流路、114:循環パイプ、116:冷却装置、300:グラビアシリンダ、302:整流器、304:銅メッキ液、306:シリンダ回転モータ、C,C1,C2,C3:チェーン、P:循環ポンプ、P1:ポンプ。
Claims (3)
- 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、
前記チャック手段に熱冷却手段を設け、該熱冷却手段が冷却媒体を有し該冷却媒体を循環させることによって該チャック手段のシリンダ把持部を冷却し該シリンダ、特にシリンダ端部及び該チャック手段のシリンダ把持部における熱の蓄積を解消するようにしたことを特徴とするシリンダ用メッキ装置。 - 前記熱冷却手段が、前記チャック手段のシリンダ把持部に隣接して設けられたメインパイプ部と、該メインパイプ部の内部に形成された冷却媒体を流通させるための冷却媒体用流路と、該冷却媒体用流路の流入口及び流出口に連通する外部流路と、該冷却媒体用流路及び外部流路に封入された冷却媒体と、該外部流路に設置されかつ該冷却媒体用流路及び外部流路に封入された冷却媒体が該外部流路から該流入口を介して該冷却媒体用流路に流入するとともに該冷却媒体用流路から該流出口を介して該外部流路に流出するように作用する循環ポンプ手段と、該外部流路に設置されかつ該流出口から流出する該冷却媒体を冷却するように作用する冷却装置と、を含む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。
- 前記メッキ液が銅メッキ液又はクロムメッキ液であり、前記シリンダが中空円筒状のグラビアシリンダであることを特徴する請求項1又は2記載のシリンダ用メッキ装置。
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