JP6290495B2 - 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厚みのある塗工層を形成する場合、外周面に螺旋状の連続溝が形成されたグラビアロールを使用することが一般的に知られている。上記連続溝は、上記グラビアロールの回転軸心方向一端側から回転方向に行くにつれて次第に回転軸心方向他端側に位置する形状をなしており、上記塗工装置は、搬送されるウェブに上記グラビアロールを回転させながら接触させ、上記連続溝内の塗工液によってビードと呼ばれる上記ウェブと上記外周面とに跨がる液溜まり部を形成しながら当該液溜まり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、上述の如き外周面に螺旋状の連続溝が形成されたグラビアロールでは、グラビアロールの回転動作による連続溝の移動によって液溜まり部の塗工液がロール回転軸心方向一端側から他端側に向けて次第に移動するので、これに伴って上記液溜まり部に溜まる塗工液の量がロール回転軸心方向他端側部分だけが増える、所謂「耳高」と呼ばれる現象が起きてしまう。この耳高現象が起きると、ウェブ表面に形成される塗工層の厚みがロール回転軸心方向他端側部分だけが厚くなる塗工不良が発生し、塗工後におけるウェブの巻取作業などに問題が生じてしまう。

これを回避するために、例えば、特許文献１では、グラビアロールの連続溝におけるロール回転軸心方向のピッチをロール回転軸心方向一端側部分より他端側部分を広くすることにより、連続溝によって液溜まり部に溜まる塗工液の量をロール回転軸心方向一端側部分より他端側部分が少なくなるようにしていて、グラビアロールの回転動作時に連続溝によって液溜まり部の塗工液がロール回転軸心方向一端側から他端側に移動すると、液溜まり部における塗工液の液面の位置がロール回転軸心方向に同じになってウェブ搬送方向の転写幅がロール回転軸心方向に均一となるようにしている。

特開２０１０−５５４３号公報

しかし、耳高現象に対する対策を特許文献１の如きグラビアロールにおける連続溝の形状を変更することで行うと、例えば、種類の異なる塗工液を使用する場合、粘性が異なることで液溜まり部における塗工液の流れが変化してしまい、塗工液の液面の位置がロール回転軸心方向で変わってしまうし、塗工幅を変えて塗工する場合においても、各塗工幅の端部に対応する位置の連続溝の形状を変更しないと液溜まり部における塗工液の液面の位置がロール回転軸心方向に同じにならない。したがって、種類の異なる形状の連続溝が形成されたグラビアロールを塗工液又は塗工幅が変わる毎に用意する必要があり、製造コストが嵩んでしまう。

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、外周面に螺旋状の連続溝が形成されたグラビアロールで塗工する際、ウェブに対してムラ無く均一に塗工でき、しかも、コストが嵩まない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、外周面に螺旋状の連続溝が形成されたグラビアロールで塗工する際、グラビアロールの連続溝の形状を変更することなく塗工液のウェブ搬送方向の転写幅がロール回転軸心方向でばらつかないようにしたことを特徴とする。

具体的には、外周面にロール回転軸心方向一端側から回転方向に行くにつれて次第にロール回転軸心方向他端側に位置する螺旋状の連続溝が形成されたグラビアロールと、塗工液を貯溜する貯溜部を有し、該貯溜部に上記グラビアロールの一部が浸された塗工チャンバー、及び先端が上記グラビアロールの外周面に圧接して上記連続溝以外の上記外周面に付着する余分な塗工液を上記グラビアロールの回転動作により掻き取って計量するドクターブレードが配置された塗工液計量手段とを備え、搬送されるウェブに上記グラビアロールを回転させながら接触させ、上記連続溝内の塗工液によって上記ウェブと上記外周面とに跨が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、第１の発明では、上記塗工液計量手段には、ロール回転軸心方向他端側の位置で、且つ、上記ウェブと上記グラビアロールの外周面との間に上記ウェブに沿うように配設され、上記液溜まり部に溜まる塗工液の上記ウェブに向かって通過する量を減少させることで上記ウェブのロール回転軸心方向他端側に転写される塗工液の量を減らしてウェブ搬送方向の転写幅を所定値に制限する網目状シートが設けられていることを特徴とする。

第１の発明では、グラビアロールの回転動作による連続溝の移動で液溜まり部の塗工液の一部が回転軸心方向一端側から他端側に移動しても、ロール回転軸心方向他端側におけるウェブ搬送方向の転写幅がロール回転軸心方向一端側におけるウェブ搬送方向の転写幅に合うようになるので、ムラの無い均一な塗工をすることができる。しかもムラ無く均一に塗工するために、連続溝の形状が異なるグラビアロールを塗工液の種類が変わる毎に用意するといった必要がなく、コストが嵩まない。

また、液溜まり部に溜まる塗工液がロール回転軸心方向一端側より他端側の方が多い状態のままであっても、ウェブ搬送方向の転写幅がロール回転軸心方向に略均一となる。したがって、耳高現象が起こったままの状態であっても、ムラの無い均一な塗工を確実に行うことができる。

本発明の実施形態１に係る塗工装置の側面図である。 図１のＡ矢視図である。 図１のＢ−Ｂ線における断面図である。 本発明の実施形態２の図３相当図である。 本発明の実施形態３の図１相当図である。 本発明の実施形態４の図５相当図である。 本発明の実施形態５の図５相当図である。 （ａ）は、本発明の実施形態６の図５相当図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ部拡大図である。 本発明の実施形態７の図５相当図である。

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。
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１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、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Ｘ１）に搬送されるウェブＷに塗工を施すものである。

上記グラビア塗工装置１は、図２に示すように、一対の回転軸１２により装置固定側１３に回転可能に軸支された金属製のグラビアロール２を備え、該グラビアロール２の外周面２ａには、ロール回転軸心方向一端側から回転方向に行くにつれて次第にロール回転軸心方向他端側に位置する螺旋状の連続溝２ｂが多数形成されている。尚、図２の連続溝２ｂは、理解し易くするために誇張して描いている。

上記グラビアロール２におけるロール径方向の一側方には、当該グラビアロール２のロール回転軸心方向に延びる略直方体形状の塗工チャンバー３が設けられている。

該塗工チャンバー３には、図１に示すように、塗工液を貯溜するための貯溜部３ａが設けられ、該貯溜部３ａは、上記グラビアロール２側に開口している。

また、上記塗工チャンバー３背面側のロール回転軸心方向他端側には、上記貯溜部３ａに連通する水平方向に延びる第１連通孔３ｂが貫通形成されている。

そして、上記貯溜部３ａに貯溜された塗工液は、図示しない塗工液循環装置により循環されていて、上記グラビアロール２の外周面２ａの一部は、上記貯溜部３ａの塗工液に浸されている。

上記塗工チャンバー３の上部には、板状をなす樹脂製ドクターブレード４が上記貯溜部３ａの開口上端側周縁からグラビアロール側の斜め下方に向かって突設されている。

上記ドクターブレード４の先端は、上記グラビアロール２の外周面２ａに圧接して上記貯溜部３ａのロール回転方向下流側をシールするとともに、上記連続溝２ｂ以外の上記外周面２ａに付着する余分な塗工液を上記グラビアロール２の回転動作により掻き取って計量するようになっている。

そして、上記ドクターブレード４における上記グラビアロール２への圧接箇所は、上記貯溜部３ａ内の塗工液に常時浸されている。

一方、上記塗工チャンバー３の下部には、板状をなす樹脂製シールプレート５が上記貯溜部３ａの開口下端側周縁からグラビアロール側の斜め上方に向かって突設されている。

上記シールプレート５は、上記ドクターブレード４に対向するとともに先端が上記グラビアロール２の外周面に圧接していて、上記貯溜部３ａのロール回転方向上流側をシールしている。

さらに、上記塗工チャンバー３のロール回転軸心方向端部寄りには、樹脂製サイドプレート６が一対取り付けられている。

上記サイドプレート６のグラビアロール２側は、当該グラビアロール２側に行くにつれて上下の長さが短くなる山形状をなし、その先端には、側面視で上下方向中途部が反グラビアロール２側に位置する湾曲凹部６ａが湾曲形成されている。

そして、当該湾曲凹部６ａの内周面を上記グラビアロール２の外周面２ａに圧接することにより、上記ドクターブレード４、シールプレート５、及び両サイドプレート６で上記貯溜部３ａを密閉するようになっている。

上記グラビア塗工装置１は、図３に示すように、上記貯溜部３ａ内のロール軸心方向他端側におけるドクターブレード４近傍の塗工液を吸引する第１吸引機７（転写幅制限手段）を備えている。

該第１吸引機７は、直線状の直線ノズル７ａ（第１吸引ノズル）と、該直線ノズル７ａを介して上記貯溜部３ａの塗工液を吸引するポンプ７ｂとを備え、上記塗工チャンバー３、上記ドクターブレード４、上記シールプレート５及び上記両サイドプレート６とで本発明の塗工液計量手段１０を構成している。

上記直線ノズル７ａは、上記第１連通孔３ｂにスライド可能に嵌挿され、スライド動作により先端開口が上記グラビアロール２の外周面２ａに対して接離するようになっている。

そして、上記グラビア塗工装置１は、図１及び図２に示すように、上記グラビアロール２を上記ウェブＷの搬送方向Ｘ１と逆方向Ｘ２（図１参照）に回転させながら当該ウェブＷに接触させ、上記連続溝２ｂ内の塗工液によって上記ウェブＷと上記外周面２ａとに跨がる液溜まり部１４を形成しながら当該液溜まり部１４の塗工液を上記ウェブＷに転写するようになっている。尚、図１の液溜まり部１４は、理解し易くするために誇張して描いている。

また、上記第１吸引機７で上記貯溜部３ａ内のロール軸心方向他端側におけるドクターブレード４近傍の塗工液を吸引することにより、貯溜部３ａ内のドクターブレード４近傍が負圧になることで連続溝２ｂ内に貯溜部３ａ内の塗工液が入り込み難くなり（連続溝２ｂ内の空気と貯溜部３ａ内の塗工液とが置換し難くなり）、ロール回転軸心方向他端側の領域の連続溝２ｂ内に溜まる塗工液が減るようになっている。したがって、上記連続溝２ｂによって上記液溜まり部１４に溜まる塗工液の量がロール回転軸心方向一端側より他端側が少なくなるので、グラビアロール２の回転動作による連続溝２ｂの移動で液溜まり部１４の塗工液の一部が回転軸心方向一端側から他端側に移動した状態で、液溜まり部１４における塗工液の液面の位置がロール回転軸心方向で略均一になり、ムラ無く均一に塗工することができる。

すなわち、上記第１吸引機７は、上記貯溜部３ａ内のロール軸心方向他端側におけるドクターブレード４近傍の塗工液を吸引することにより、上記ウェブＷに対するウェブ搬送方向の転写幅を所定値に制限するようになっている。

以上より、本発明の実施形態１によると、グラビアロール２の回転動作による連続溝２ｂの移動で液溜まり部１４の塗工液の一部がロール回転軸心方向一端側から他端側に移動しても、ロール回転軸心方向他端側におけるウェブ搬送方向の転写幅がロール回転軸心方向一端側におけるウェブ搬送方向の転写幅に合うようになるので、ムラの無い均一な塗工をすることができる。しかもムラ無く均一に塗工するために、連続溝２ｂの形状が異なるグラビアロール２を塗工液の種類が変わる毎に用意するといった必要がなく、コストが嵩まない。

また、直線ノズル７ａをスライドさせることで塗工液を吸い込む位置がグラビアロール２の外周面２ａに対して接離するので、貯溜部３ａ内における連続溝２ｂ近傍の負圧値を変更して連続溝２ｂに溜まる塗工液の量を調整することができる。

尚、本発明の実施形態１では、第１吸引機７による塗工液の吸引位置の変更を第１連通孔３ｂに嵌挿された直線ノズル７ａをスライドさせることで行っているが、これに限らず、直線ノズル７ａ自体が伸縮する構造であってもよく、吸引位置をグラビアロール２の外周面２ａに対して接離させる構造であればよい。
《発明の実施形態２》
図４は、本発明の実施形態２に係るグラビア塗工装置１を示す。この実施形態２では、塗工チャンバー３及び第１吸引機７の一部構造が実施形態１と異なるだけでその他は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分のみを説明する。

実施形態２の塗工チャンバー３には、実施形態１の如き第１連通孔３ｂが無く、ロール回転軸心方向他端側のサイドプレート６に上記貯溜部３ａに連通する第２連通孔３ｃが貫通形成されている。

また、実施形態２の第１吸引機７は、上記ポンプ７ｂからロール回転軸心方向一端側に延びるとともに、その延出端からグラビアロール２側に向かって突出するＬ字ノズル７ｃ（第２吸引ノズル）を備え、該Ｌ字ノズル７ｃは、上記第２連通孔３ｃにスライド可能に嵌挿され、スライド動作により先端開口がロール回転軸心方向に移動するようになっている。

したがって、本発明の実施形態２によると、Ｌ字ノズル７ｃをスライドさせることで塗工液を吸い込む位置がロール回転軸心方向に移動するので、塗工するウェブＷの幅寸法に応じて塗工液の溜まる量を調整する連続溝２ｂの位置を簡単に変更することができる。

尚、本発明の実施形態２では、第１吸引機７による塗工液の吸引位置の変更を第２連通孔３ｃに嵌挿されたＬ字ノズル７ｃをスライドさせることで行っているが、これに限らず、Ｌ字ノズル７ｃ自体が伸縮する構造であってもよく、吸引位置をグラビアロール２のロール回転軸心方向に移動させる構造であればよい。
《発明の実施形態３》
図５は、本発明の実施形態３に係るグラビア塗工装置１を示す。この実施形態３では、実施形態１の如き第１吸引機７が無く、上記液溜まり部１４の塗工液を吸引する第２吸引機８（転写幅制限手段）が設けられている点が実施形態１と異なるだけでその他は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分のみを説明する。

上記第２吸引機８は、細い筒状をなす吸引ストロー８ａと、該吸引ストロー８ａを介して上記液溜まり部１４の塗工液を吸引するポンプ８ｂとを備え、上記液溜まり部１４のロール回転軸心方向他端側に溜まる塗工液を吸引することにより、液溜まり部１４のロール回転軸心方向他端側に溜まる塗工液の量を減らすようになっている。

したがって、グラビアロール２の回転動作による連続溝２ｂの移動で液溜まり部１４の塗工液の一部がロール回転軸心方向一端側から他端側に移動しても、ロール回転軸心方向他端側の塗工液の液面の位置がロール回転軸心方向一端側の液面の位置に合うようになるので、ウェブＷに対してムラの無い均一な塗工を安定して行うことができる。
《発明の実施形態４》
図６は、本発明の実施形態４に係るグラビア塗工装置１を示す。この実施形態４では、実施形態３の如き第２吸引機８が無く、スポンジからなる吸収部材１５（転写幅制限手段）を備えている点が実施形態３と異なるだけでその他は実施形態３と同じであるため、以下、実施形態３と異なる部分のみを説明する。

上記吸収部材１５は、上記ドクターブレード４と上記液溜まり部１４との間で、且つ、ロール回転軸心方向他端側の位置に取替可能に装置固定側（図示せず）に固定され、上記連続溝２ｂ内に溜まる塗工液を吸収することにより、上記液溜まり部１４のロール回転軸心方向他端側に溜まる塗工液の量を減らすようになっている。

したがって、グラビアロール２の回転動作による連続溝２ｂの移動で液溜まり部１４の塗工液がロール回転軸心方向一端側から他端側に移動しても、簡単な構造でロール回転軸心方向他端側の塗工液の液面の位置をロール回転軸心方向一端側の位置と略同じにでき、ウェブＷに対してムラの無い均一な塗工ができ、しかも、設備投資を嵩まないようにできる。

尚、実施形態４の吸収部材１５は、連続溝２ｂ内に溜まる塗工液を吸収する位置に取り付けられているが、液溜まり部１４に溜まる塗工液を直接吸収して液溜まり部１４の塗工液の量を減らす位置に取り付けてもよく、吸収部材１５が連続溝２ｂ内及び液溜まり部１４の少なくとも一方の塗工液を吸収するようにすればよい。

また、実施形態４では、スポンジからなる吸収部材１５を用いているが、該吸収部材１５は、塗工液を吸収するものであれば布材等からなるものであってもよい。
《発明の実施形態５》
図７は、本発明の実施形態５に係るグラビア塗工装置１を示す。この実施形態５では、実施形態３の如き第２吸引機８が無く、上記ドクターブレード４の如き樹脂製掻出プレート１６（転写幅制限手段）が上記ドクターブレード４と上記液溜まり部１４との間の位置で、且つ、ロール回転軸心方向他端側の位置において装置固定側１３に固定されている点が実施形態３と異なるだけでその他は実施形態３と同じであるため、以下、実施形態３と異なる部分のみを説明する。

上記掻出プレート１６は、上下に真っ直ぐ延び、下端（先端）が上記グラビアロール２の外周面２ａに圧接して上記連続溝２ｂ内に溜まる塗工液の一部を上記グラビアロール２の回転動作により掻き出して連続溝２ｂ内に溜まる塗工液を減らすようになっている。

したがって、本発明の実施形態５によると、液溜まり部１４においてロール回転軸心方向他端側の塗工液の液面の位置がロール回転軸心方向一端側の液面の位置に合わせる際に、第６の発明の如き吸収部材１５の吸収能力が低下すると作業者が新しい吸収部材１５に交換するという定期的な作業の頻度が減り、作業者にかかる負担の軽い設備にできる。
《発明の実施形態６》
図８（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態６に係るグラビア塗工装置１を示す。この実施形態６では、実施形態３の如き第２吸引機８が無く、側面視で緩やかに湾曲する網目状シート１７（転写幅制限手段）が設けられている点が実施形態３と異なるだけでその他は実施形態３と同じであるため、以下、実施形態３と異なる部分のみを説明する。

上記網目状シート１７は、ロール回転軸心方向他端側で、且つ、上記ウェブＷと上記グラビアロール２の外周面２ａとの間に上記ウェブＷに沿うように配設されている。

上記網目状シート１７は、図８（ｂ）に示すように、細孔１７ａが多数形成されており、上記液溜まり部１４の塗工液が上記ウェブＷに向かって通過する量を減少させて上記ウェブＷのロール回転軸心方向他端側に転写される塗工液の量を制限するようになっている。

したがって、液溜まり部１４に溜まる塗工液がロール回転軸心方向一端側より他端側の方が多い状態のままであっても、ウェブ搬送方向の転写幅がロール回転軸心方向にばらつかなくなる。したがって、耳高現象が起こった状態であっても、ムラの無い均一な塗工を確実に行うことができる。
《発明の実施形態７》
図９は、本発明の実施形態７に係るグラビア塗工装置１を示す。この実施形態７では、実施形態３の如き第２吸引機８が無く、側面視で緩やかに湾曲する浸透シート１８（転写幅制限手段）が設けられている点が実施形態３と異なるだけでその他は実施形態３と同じであるため、以下、実施形態３と異なる部分のみを説明する。

上記浸透シート１８は、ロール回転軸心方向他端側で、且つ、上記ウェブＷと上記グラビアロール２の外周面２ａとの間に配設され、上記液溜まり部１４に溜まる塗工液を毛細管現象により浸透させて液面を下げるようになっている。

したがって、グラビアロール２の回転動作による連続溝２ｂの移動で液溜まり部１４の塗工液がロール回転軸心方向一端側から他端側に向けて移動しても、簡単な構造でロール回転軸心方向他端側の塗工液の液面の位置がロール回転軸心方向一端側の液面の位置に合うようになるので、ウェブＷに対してムラの無い均一な塗工ができる。

尚、本発明の実施形態１〜７では、転写幅制限手段としての第１吸引機７や第２吸引機８をグラビア塗工装置１にそれぞれ単独で組み込んでいるが、組み合わせてグラビア塗工装置１に組み込むようにしてもよい。

また、本発明の実施形態１〜７では、グラビアロール２をウェブＷの搬送方向Ｘ１と逆方向Ｘ２に回転させながらウェブＷに接触させているが、グラビアロール２をウェブＷの搬送方向Ｘ１と同方向に回転させながらウェブＷに接触させるようにしてもよい。

また、本発明の実施形態１〜７では、グラビアロール２を金属製としているが、ステンレス材や樹脂材で形成してもよい。また、金属製のグラビアロール２にセラミックコートや硬質炭素膜を表面処理したものや樹脂製のグラビアロール２にメッキ処理を施したものを用いてもよい。

さらに、本発明の実施形態１〜７では、上記シールプレート５は樹脂製のものを使用したが、その他の材質のものでもよく、例えば、ステンレス製やゴム製のものを用いてもよい。また、金属にセラミックコートを施したものを用いてもよい。また、金属製のシールプレート５にセラミックコート、硬質炭素膜を表面処理したものや樹脂製のシールプレート５にメッキ処理を施したものを用いてもよい。

それに加えて、上記ドクターブレード４は、樹脂製のものを使用したが、その他の材質のものでもよく、例えば、金属製及びゴム製のものを用いてもよい。また、金属製のドクターブレード４にセラミックコート、硬質炭素膜を表面処理したものや樹脂製のドクターブレード４にメッキ処理を施したものを用いてもよい。

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 塗工装置
２ グラビアロール
２ａ 外周面
２ｂ 連続溝
３ 塗工チャンバー
３ａ 貯溜部
３ｂ 第１連通孔
３ｃ 第２連通孔
４ ドクターブレード
５ シールプレート
６ サイドプレート
７ 第１吸引機（転写幅制限手段）
７ａ 直線ノズル（第１吸引ノズル）
７ｂ ポンプ
７ｃ Ｌ字ノズル（第２吸引ノズル）
８ 第２吸引機（転写幅制限手段）
１０ 塗工液計量手段
１５ 吸収部材（転写幅制限手段）
１６ 掻出プレート（転写幅制限手段）
１７ 網目状シート（転写幅制限手段）
１８ 浸透シート（転写幅制限手段）
Ｗ ウェブ

Claims (1)

1. 外周面にロール回転軸心方向一端側から回転方向に行くにつれて次第にロール回転軸心方向他端側に位置する螺旋状の連続溝が形成されたグラビアロールと、
   塗工液を貯溜する貯溜部を有し、該貯溜部に上記グラビアロールの一部が浸された塗工チャンバー、及び先端が上記グラビアロールの外周面に圧接して上記連続溝以外の上記外周面に付着する余分な塗工液を上記グラビアロールの回転動作により掻き取って計量するドクターブレードが配置された塗工液計量手段とを備え、
   搬送されるウェブに上記グラビアロールを回転させながら接触させ、上記連続溝内の塗工液によって上記ウェブと上記外周面とに跨が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たグラビア塗工装置であって、
   上記塗工液計量手段には、ロール回転軸心方向他端側の位置で、且つ、上記ウェブと上記グラビアロールの外周面との間に上記ウェブに沿うように配設され、上記液溜まり部に溜まる塗工液の上記ウェブに向かって通過する量を減少させることで上記ウェブのロール回転軸心方向他端側に転写される塗工液の量を減らしてウェブ搬送方向の転写幅を所定値に制限する網目状シートが設けられていることを特徴とするグラビア塗工装置。

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