(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状にセットされた原紙を、円筒の軸線廻りに回転させ、且つ、原紙の円筒軸方向の長さの大きくとも１／４の塗り幅の塗布手段を、前記軸線と平行に円筒表面に沿って、隣接する塗布範囲が軸線方向に重ならないように移動しつつ、塗工カラーを、原紙に螺旋状に塗布し、該塗布手段の後側で、これと同期して移動するブレードで余剰の塗工カラーを掻き落した後に、円筒軸方向定位値で、塗工カラー面に光を投射し、且つ、その反射光を光センサーにより受光して反射率の経時変化に基づく光センサー出力の変化を検出し、該検出値に基づき、塗工開始から光センサー出力が極小値Ｗ2になるまでの時間Ｗ1を、水分の原紙への浸み込み終了までの時間として検出し、前記時間Ｗ1が一定の場合、極小値の大／小に応じて、原紙への水分の浸透が過小／過大として塗工カラーの成分を変更することを特徴とする塗工カラーの成分調整方法。
【請求項２】
厚紙を円筒状に保持し、且つ、その中心軸廻りに、速度調節自在に回転される原紙保持筒と、この原紙保持筒の長さの、大きくとも１／４の塗り幅で、該原紙保持筒に支持された前記原紙の円筒状表面に沿って軸方向に移動自在とされた塗工装置と、この塗工装置と同期して移動され、且つ、塗工装置の直後位置で、塗布された塗工カラーの余剰分を掻き落すブレードと、前記原紙の円筒状表面に沿った定位置に設けられ、前記ブレードにより余剰の塗工カラーが掻き落された後の塗工カラー表面に光を投射する光源、該投射光の塗工カラー表面による反射光を受光する光センサーを備えた反射光検出装置と、前記光センサーの出力変化に基づき、前記塗工カラー表面の光反射率の時間的変化を検出する反射率検出手段と、を有してなる塗工カラー表面の反射率変化測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は紙面の平滑性、光沢、印刷適性等を改善するために、紙に塗工カラーを塗工する際の、塗工カラーの成分調整方法及び塗工カラー表面の反射率変化測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塗工（コーティング）カラーは、塗工装置により原紙に塗工された後にブレードによって余剰の塗工カラーが掻き落され、乾燥されて塗工工程を終了する。
【０００３】
このとき、塗工カラー中の水分の原紙への浸透、特に過剰の浸透をいかに防止するかが重要な課題となっている。
【０００４】
塗工した塗工カラー中の水分が原紙へ過剰に浸透すると、ブレードにより余剰の塗工カラーを掻き落す際に、押し付けられた塗工カラーがブレード先端の刃先からブレード裏面に廻り込んで堆積するブレードブリーディング、原紙移動方向に点状に現われる塗工不良であるスクラッチ、原紙移動方向に線状に現われる塗工不良であるストリーク等が発生し、又原紙が過剰水分によって脆弱になることによる紙切れ、繊維の膨脹による表面の荒れ、等の品質上の欠陥や操業上のトラブルを生じさせるという問題点があった。従って、塗工カラー中の水分の原紙への浸透を予め塗工カラー毎に測定しておくことが当然必要である。
【０００５】
又、塗布した塗工カラーの高せん断速度条件下における粘度が高いと余剰の塗工カラーを掻き落すためのブレードが押し上げられてしまい、塗工カラーの塗工量の調整ができないという問題点がある。更に、ブレードの押圧力を過大にするとスクラッチ等が発生してしまうという問題点がある。
【０００６】
このため、ブレードは、ブレードブリーディング等が発生しない範囲でできるだけ均一な押付圧力で塗工カラー面に押付けて安定して余剰塗工カラーを掻き落すと共に操業性の改善を図る必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、上記塗工カラー中の水分の原紙への浸透を測定する手段、特に実際の塗工工程と同様の条件で塗工カラー中の水分の原紙への浸透を測定する手段がなかった。
【０００８】
従って、塗工ラインにおいて実際に使用してブレードブリーディングやスクラッチ等が発生して、原紙を無駄にしたりするという問題点があった。
【０００９】
この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、小型且つ安価な装置で塗工カラー中の水分の原紙への浸透を検出して、塗工カラーの成分を最適にすることができるようにした塗工カラーの成分調整方法及び塗工カラー表面の反射率変化測定装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、円筒状にセットされた原紙を、円筒の軸線廻りに回転させ、且つ、原紙の円筒軸方向の長さの大きくとも１／４の塗り幅の塗布手段を、前記軸線と平行に円筒表面に沿って、隣接する塗布範囲が軸線方向に重ならないように移動しつつ、塗工カラーを、原紙に螺旋状に塗布し、該塗布手段の後側で、これと同期して移動するブレードで余剰の塗工カラーを掻き落した後に、円筒軸方向定位値で、塗工カラー面に光を投射し、且つ、その反射光を光センサーにより受光して反射率の経時変化に基づく光センサー出力の変化を検出し、該検出値に基づき、塗工開始から光センサー出力が極小値Ｗ2になるまでの時間Ｗ1を、水分の原紙への浸み込み終了までの時間として検出し、前記時間Ｗ1が一定の場合、極小値の大／小に応じて、原紙への水分の浸透が過小／過大として塗工カラーの成分を変更することを特徴とする塗工カラーの成分調整方法により上記目的を達成するものである。
【００１４】
請求項２の発明は、厚紙を円筒状に保持し、且つ、その中心軸廻りに、速度調節自在に回転される原紙保持筒と、この原紙保持筒の長さの、大きくとも１／４の塗り幅で、該原紙保持筒に支持された前記原紙の円筒状表面に沿って軸方向に移動自在とされた塗工装置と、この塗工装置と同期して移動され、且つ、塗工装置の直後位置で、塗布された塗工カラーの余剰分を掻き落すブレードと、前記原紙の円筒状表面に沿った定位置に設けられ、前記ブレードにより余剰の塗工カラーが掻き落された後の塗工カラー表面に光を投射する光源、該投射光の塗工カラー表面による反射光を受光する光センサーを備えた反射光検出装置と、前記光センサーの出力変化に基づき、前記塗工カラー表面の光反射率の時間的変化を検出する反射率検出手段と、を有してなる塗工カラー表面の反射率変化測定装置により上記目的を達成するものである。
【００２３】
【作用及び効果】
請求項１の発明によれば、塗布された塗工カラーからの反射光の変化により、実際の塗工工程と同様の条件で塗工カラー中の水分の、原紙への浸透を検出し、塗工カラーの成分を最適に調整することができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、実際の塗工工程と同様の条件で塗工カラー中の水分の原紙への浸透に基づく表面の反射率変化を測定することができる。
【００３４】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００３５】
図１、図２に示されるように、この実施例に係る塗工カラー表面の反射率変化測定装置１０は、原紙１２を円筒状に保持し、且つ、中心軸１４Ａ周りに、速度調節自在に回転される原紙保持筒１４と、この原紙保持筒１４の長さの約１／１０の塗り幅で、該原紙保持筒１４に支持された前記原紙１２の円筒状表面に沿って軸方向に移動自在とされ、円筒状の原紙１２に螺旋状に塗工カラーを塗布する塗工ヘッド１６と、この塗工ヘッド１６に取付けられ、且つ、塗工ヘッド１６の塗工位置で塗布された塗工カラーの余剰分を掻き落とすブレード１８と、前記原紙１２の円筒状表面に沿った定位置に設けられ、前記ブレード１８により余剰の塗工カラーが掻き落とされた後の塗工カラー表面に光を投射する光源２０Ａ、該投射光の塗工カラー表面による反射光を受光する光センサ２０Ｂを備えた反射光検出装置２０と、前記光センサ２０Ｂの出力に基づき、前記塗工カラー表面の光反射率の時間的変化を検出する反射率検出手段２２と、を備えて構成されている。
【００３６】
前記反射率検出手段２２は制御装置２４の一部を構成している。この制御装置２４には、図１に示されるように、前記ブレード１８に取り付けられた歪ゲージ２６、円筒状の原紙１２表面の温度を測定する放射温度センサ２８、光センサからなり、原紙保持筒１４の回転速度を検出する回転計３０、原紙保持筒１４を囲むハウジング１０Ａ内の湿度を検出する湿度センサ３２、ハウジング１０Ａ内の温度を検出する温度センサ３４、及び、塗工ヘッド１６内の塗工カラーの温度を検出する塗工カラー温度センサ３８、の各々からの出力信号が入力するようにされている。
【００３７】
又、制御装置２４は、入力装置４０により制御され、且つ前記反射率検出手段２２、歪ゲージ２６、各センサからの信号を処理した結果を、表示装置４２又はプリンタ４４に表示するようになっている。
【００３８】
前記塗工ヘッド１６は、図３に拡大して示されるように、前記ブレード１８を先端が斜下向きの姿勢で保持すると共に、該ブレード１８の上側の、前記原紙保持筒１４に対向する側が開口３６Ａとされた塗工カラー容器３６Ｂと、前記開口３６Ａの両側に配置され、前記原紙保持筒１４の円弧に沿う凹円弧状のサイドシール部３６Ｃと、一対のエアーシリンダ３６Ｄにより、前記開口３６Ａの内側位置で上下方向に駆動され、下方位置で該開口３６Ａを閉じる（図３では開いている）シャッター３６Ｅと、前記開口３６Ａの上端位置で、前記原紙保持筒１４の表面に接近して僅かな隙間を形成し、ここに圧力空気流を通すようにされたエアーデフレクタ３６Ｆと、前記塗工カラー容器３６Ｂ内に塗工カラーを注入する際に開閉される蓋３６Ｇと、を備えて構成されている。塗工カラー容器３６Ｂ内には圧力空気源（図示省略）から圧力空気が供給されるようになっている。
【００３９】
又、塗工ヘッド１６全体はガイドレール４６に支持され、原紙保持筒１４に沿ってエアーシリンダ（図示省略）によって往復動できるようにされ、更に、自重によって前記ブレード１８及びサイドシール部３６Ｃが、原紙保持筒１４に支持された原紙１２に押し付けられるようになっている。
【００４０】
塗工カラーを塗布するときは、塗工カラー容器３６Ｂ内に塗工カラーを注入し、前記ブレード１８、サイドシール部３６Ｃを原紙１２に押付けられた状態で、エアーシリンダ３６Ｄによりシャッター３６Ｅを開き、圧力空気を供給する。図２の符号２１は反射光検出装置２０を支持するバーを示す。
【００４１】
次に前記塗工カラー表面の反射率変化測定装置１０により塗工カラーの特性を測定する場合について説明する。
【００４２】
まず、原紙１２を原紙保持筒１４に筒状に巻き付けて固定し、塗工ヘッド１６における塗工カラー容器３６Ｂ内に所定の塗工カラーを注入し、原紙１２の端部位置で、ガイドレール４６上で、上下又は回転方向に自由状態とすると、塗工ヘッド１６全体の自重により、ブレード１８及びサイドシール部３６Ｃが、原料保持筒１４に巻き付けた原紙１２に押し付けられる。
【００４３】
次にシャッター３６Ｅを開き、且つ、塗工カラー容器３６Ｂ内を圧力空気で加圧しつつ塗工ヘッド１６全体をガイドレール４６に沿って一方向に移動させる。
【００４４】
このとき、原紙保持筒１４は、その周速が実際のラインにおける塗布速度に一致する速度でブレード１８の先端方向に回転させる。又、塗布装置１６のガイドレール４６に沿う移動速度は、塗り幅が重ならないように設定する。
【００４５】
このようにすると、塗工カラー容器３６内の塗工カラーが図１、図２に示されるように、原紙１２に螺旋状に塗布されることになる。
【００４６】
なお、原紙１２が高速で、図において反時計方向に回転すると、原紙１２の移動により上から下へ空気流が生じ、これが塗工カラーに泡状に混ざり、塗りむらが発生するが、この実施例では、加圧空気によってエアーデフレクタ３６Ｆと原紙１２の隙間に上向きに生じる空気流が上方からの空気流を遮断し、塗工カラー中に泡が発生することがない。
【００４７】
塗工カラーが塗布された後の原紙１２に対しては、ブレード１８から略１／２回転の位置に設けられている反射光検出装置２０の光源２０Ａからの検出光が投射され、原紙１２に塗布された塗工カラー面で反射された光が光センサ２０Ｂに入射して、その出力信号が反射率検出手段２２に送られる。
【００４８】
反射率検出手段２２においては、光センサ２０Ｂの出力値から塗工カラーの反射率を算出し、制御装置２４において、これを、例えば図４に示されるように光センサ２０Ｂの出力値（電圧）Ｗを縦軸に、経過時間を横軸にして前記表示装置４２に出力する。又、必要であれば、プリンタ４４により図４のグラフを出力する。
【００４９】
ここで、図４において符号Ｓはブレード１８における前記歪ゲージ２６の出力信号である電圧値、ＰＴは放射温度センサ２８の出力信号、即ち原紙平均温度、ＨＴは温度センサ３４によるハウジング内温度をそれぞれ示す。なお、ハウジング内湿度、塗工カラー温度はほぼ一定であるので塗工カラー条件の一部として表示される。
【００５０】
前記図４の光センサ出力である電圧値Ｗのうち、符号Ｗ1 で示される範囲は塗工開始から塗工カラー中の水分の原紙１２への浸み込み終了まで、極小値Ｗ2 は原紙１２の塗工動的保水力極小値、符号Ｗ3 は塗工カラーの乾燥過程をそれぞれ示す。
【００５１】
一般に、Ｗ1 が一定のときＷ2 が小さいほど塗工カラーの水分が原紙１２に浸透する量は大きくなる。
【００５２】
一般に、Ｗ2 が一定のときｗ1が大きいほど塗工カラーの水分が原紙１２に浸透する量は大きくなる。
【００５３】
塗工開始から極小値Ｗ2 までの間は塗工カラーの水分が原紙１２に浸透していき、原紙１２の表面に残った塗工カラー中の水分が減少することにより、光の反射率が低下していく。
【００５４】
これに対して、極小値Ｗ2 以降は、原紙１２に塗布された塗工カラーが徐々に乾燥することによって光の反射率が増大するため、乾燥過程Ｗ3 における電圧値Ｗは漸増していく。
【００５５】
Ｗ1 が一定の場合、前記電圧値Ｗにおける極小値Ｗ2 が過小のときは、原紙１２への水分の浸透が過大であるので、塗工カラーの成分を変更する必要がある。Ｗ2 が一定の場合Ｗ1 が過大のときは、原紙１２への水分の浸透が過大であるので、塗工カラーの成分を変更する必要がある。
【００５６】
ここにおいて、光センサ２０Ｂは、斜めに塗工された塗工カラーを定位置で検出するので、原紙１２が回転すると、塗工カラー部分（暗）と白紙部分（明）を交互に、しかも高速でセンシングすることになり、その光センサ出力が大きく周期的に変化する。このため、出力電圧値Ｗは暗と明の平均値になるが、信号処理により暗の部分のみをグラフ表示すればより正確になる。
【００５７】
前記歪ゲージ出力Ｓは、図において左端が塗工開始、右端が塗工終了を示す。又、歪ゲージ出力Ｓは塗布された塗工カラーの流動性が高い場合は、その微小振幅の上下幅が少ないことが分かる。この微小振幅の上下幅が小さいにも拘らず、塗工面でスクラッチ等が発生した場合は、その原因の１つとして、ブレード押付圧力が過大であることが分かる。歪ゲージ出力Ｓの振幅の上下幅が大きい場合は、塗工カラーの成分を、流動性が高くなるように変更する必要がある。
【００５８】
又、原紙平均温度ＰＴは、塗工カラー塗布直後から、乾燥用ランプによる加熱によって直線的に増大することが分かる。
【００５９】
なお、上記実施例において、反射光検出装置２０は１ヶ所のみ設けられているが、本発明はこれに限定されるものでなく、２ヶ所において反射光を検出したり、あるいは３ヶ所以上で反射光を検出するようにしてもよい。
【００６０】
更に、図２における塗工ヘッド１６は、その塗り幅が実施例に限定されるものでなく、原紙保持筒１４の長さの大きくても１／４程度であれば良い。
【００６１】
又、前記実施例においてブレード１８には歪ゲージ２６が設けられ、ブレードの押付圧力を検出するようにしているが、この押付圧力検出手段は歪ゲージに限定されるものでなく、他の検出手段、例えば光によりブレードの歪又は曲げを検出するもの等であっても良い。
【００６２】
次に上記のような塗工カラー反射率変化測定装置を実際の紙の塗工工程に利用する場合につき説明する。
【００６３】
図５に示されるように、帯状の原紙４８は原紙ロール（図示省略）から巻き出され、バッキングロール５０に巻き掛けられ、通過する際に、アプリケータロール５２によって、容器５４内の塗工カラーが塗工され、その直後にブレード５６によって塗工カラーの余剰分が掻き落とされる。
【００６４】
前記図２における反射光検出装置２０と同様の反射光検出装置５８がブレード５６の下流側に複数配置される。この反射光検出装置５８を設ける位置は、例えば図５に示すように、原紙の移動方向に沿って配置すると良い。
【００６５】
又、前記ブレード５６には、前記歪ゲージ２６と同様の歪ゲージ６０を取り付けて、ブレード５６による押付圧力を検出する。
【００６６】
前記反射光検出装置５８及び歪ゲージ６０の出力信号は、制御装置６２に入力され、制御装置６２は、これらの入力信号に基づいて、塗工カラー条件を変更してフィードバック制御するようにされている。
【００６７】
例えば、反射光検出装置５８によって検出された信号の極小値が過小で、且つ歪ゲージ６０によって検出されるブレード押付力の微小変動の上下幅が過大の場合は、塗工カラー中の水分が原紙に浸透し過ぎるので、直ちに塗工カラー容器５４に浸透を抑制する保水剤を注入する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る塗工カラー特性測定装置の実施例を示す一部ブロック図を含む略示正面図
【図２】  同実施例の要部を示す分解斜視図
【図３】  同実施例装置の塗工ヘッドを拡大して示す斜視図
【図４】  同実施例装置により測定した結果を表示するグラフ
【図５】  本発明に係る紙の塗工方法の実施例を示す一部ブロック図を含む斜視図
【符号の説明】
１０…塗工カラー反射率変化測定装置
１０Ａ…ハウジング
１２…原紙
１４…原紙保持筒
１４Ａ…中心軸
１６…塗工ヘッド
１８…ブレード
２０…反射光検出装置
２０Ｂ…光センサ
２２…反射率検出手段
２８…放射温度センサ
４２…表示装置
４６…ガイドレール
４８…帯状原紙
５０…バッキングロール
５２…アプリケータロール
５４…容器
５６…ブレード
５８…反射光検出装置
６０…歪ゲージ
６２…制御装置
Ｓ…歪ゲージ出力
Ｗ…電圧値
ＰＴ…原紙平均温度
【図１】
0003637094.tif 000002
【図２】
0003637094.tif 000003
【図３】
0003637094.tif 000004
【図４】
0003637094.tif 000005
【図５】
0003637094.tif 000006