(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材の表面に塗工剤を塗工する４０ｍｍ〜５５ｍｍの直径を有するグラビアロールと、このグラビアロールの周面に沿って設置された塗工チャンバーと、この塗工チャンバーに設けられた塗工剤溜まり内に塗工剤を供給する塗工剤供給手段とを備え、上記塗工剤溜まりのロール回転方向の下流側部をシールしつつ、上記グラビアロールに付着した余分な塗工剤を除去するドクター刃と、塗工剤溜まりのロール回転方向の上流側部をシールするシールプレートとを上記塗工チャンバーに設け、グラビアロールの回転方向に対向するように上記ドクター刃を設置するとともに、このドクター刃の接触点を通るグラビアロールの接線に対するドクター刃の設置角度を３０°〜４５°の範囲に設定し、かつ上記ドクター刃の先端部とシールプレートの先端部との間隔を２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内に設定したことを特徴とするグラビア塗工装置。
【請求項２】
請求項１記載のグラビア塗工装置において、グラビアロールの一側面部に対向するように塗工チャンバーを配設するとともに、この塗工チャンバーの設置位置の反対側においてシート材を鉛直方向に搬送することによりグラビアロールの他側面部に接触させるように構成したことを特徴とするグラビア塗工装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のグラビア塗工装置において、上記グラビアロールおよび塗工チャンバーと、グラビアロールの設置部に導入されるシート材をガイドする第１ガイドロールと、グラビアロールの設置部から導出されたシート材をガイドする第２ガイドロールとを共通の取付板に取り付けることにより、塗工ユニットを構成したことを特徴とするグラビア塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グラビア印刷機またはコーティング機等において、樹脂フィルムまたは紙等からなるシート材の表面に塗工剤を塗工するグラビアロールを備えたグラビア塗工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば実公平２−７６６３号公報に示すされるように、走行している連続体上の基材（シート材）の上面が自由状態にある位置におけるその基材の下面に塗工剤を塗工するとともに直径を約２０ｍｍ〜約５０ｍｍとされたグラビアロールと、このグラビアロールの表面から余剰塗工剤を、塗工前に拭き取って定量の塗工剤を塗工部に供給するドクターブレード（ドクター刃）とを設け、このドクターブレードを介して計量された定量の塗工剤を塗工部に供給し、小径のグラビアロールによって塗工剤を均一に塗工することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように比較的小径のグラビアロールを使用してシート材に塗工剤を塗工するように構成した場合には、上記グラビアロールに塗工剤を供給する塗工剤供給部と、シート材との間に形成されるドクター刃の設置用空間が狭いので、図３示すように、ドクター刃１１をグラビアロール２の回転方向に沿った正角配置とせざるを得ないとともに、ドクター刃１１の接触点を通るグラビアロール２の接線ａに対するドクター刃の設置角度θが３０°前後に限定され、シート材１の搬送速度を早くすると、上記ドクター刃１１による塗工剤の掻き取り作用が不充分になって塗工剤を均一に塗工することができないとともに、シート材の両端部から流出した塗工剤がその裏側に付着する塗工剤の裏回り現象が発生し易いという問題があった。
【０００４】
すなわち、上記のように小径のグラビアロール２により、高速で搬送されるシート材１に対して適量の塗工剤を塗工するためには、上記グラビアロール２の回転速度を速くする必要がある。また、上記のようにドクター刃１１をグラビアロール２の回転方向に沿った正角配置とした場合には、グラビアロール２の回転に応じてドクター刃１１が離間する方向に大きな力が作用することになる。このため、上記グラビアロール２に対するドクター刃１１の接触圧が低下して塗工剤の掻き取り作用が不充分になり易く、これを防止するには、シート材の搬送速度を１００ｍ／分以下の低速に抑える必要があるという問題があった。
【０００５】
また、上記のようにシート材１の搬送速度を速くしても、上記塗工剤の裏回り現象が発生しないようにするには、グラビアロール２の塗工面長（製版寸法）をシート材１の幅寸法よりも短くする必要がある。このように構成した場合には、上記シート材１の幅寸法に合わせてグラビアロール２の塗工面長を変更しなければならないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、シート材の搬送速度を遅くすることなく、小径のグラビアロールによって塗工剤を均一に塗工することができるグラビア塗工装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、シート材の表面に塗工剤を塗工する４０ｍｍ〜５５ｍｍの直径を有するグラビアロールと、このグラビアロールの周面に沿って設置された塗工チャンバーと、この塗工チャンバーに設けられた塗工剤溜まり内に塗工剤を供給する塗工剤供給手段とを備え、上記塗工剤溜まりのロール回転方向の下流側部をシールしつつ、上記グラビアロールに付着した余分な塗工剤を除去するドクター刃と、塗工剤溜まりのロール回転方向の上流側部をシールするシールプレートとを上記塗工チャンバーに設け、グラビアロールの回転方向に対向するように上記ドクター刃を設置するとともに、このドクター刃の接触点を通るグラビアロールの接線に対するドクター刃の設置角度を３０°〜４５°の範囲に設定し、かつ上記ドクター刃の先端部とシールプレートの先端部との間隔を２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内に設定したものである。
【０００８】
上記構成によれば、グラビアロールの回転方向に対向するようにドクター刃が所定角度で設置されているため、グラビアロールの回転速度を速くしてもドクター刃が離間することがなく、塗工剤供給手段により塗工チャンバーの塗工剤溜まりに供給された塗工剤が、グラビアロールの回転に応じてその周面に付着するとともに、上記ドクター刃によってグラビアロールから余分な塗工剤が効果的に除去された後、上記グラビアロールの周面上に残存した適正量の塗工剤がシート材の表面に塗工されることになる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、上記請求項１記載のグラビア塗工装置において、グラビアロールの一側面部に対向するように塗工チャンバーを配設するとともに、この塗工チャンバーの設置位置の反対側においてシート材を鉛直方向に搬送することによりグラビアロールの他側面部に接触させるように構成したものである。
【００１０】
上記構成によれば、グラビアロールの一側面部に対向するように上記塗工チャンバーを設置する際に、その設置スペースがコンパクト化されるとともに、既存のグラビア印刷機またはコーティング機等に対して上記塗工チャンバーを容易に設置することが可能となる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、上記請求項１または２記載のグラビア塗工装置において、上記グラビアロールおよび塗工チャンバーと、グラビアロールの設置部に導入されるシート材をガイドする第１ガイドロールと、グラビアロールの設置部から導出されたシート材をガイドする第２ガイドロールとを共通の取付板に取り付けることにより、塗工ユニットを構成したものである。
【００１２】
上記構成によれば、共通の取付板に上記各部材が取り付けられることにより形成された塗工ユニットを、グラビア印刷機またはコーティング機に対して容易に設置することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明に係るグラビア塗工装置の実施形態を示している。このグラビア塗工装置は、シート材１の表面に、コーティング剤または印刷用インク等からなる塗工剤を塗工するグラビアロール２と、このグラビアロール２の一側面部に対向するように配設された塗工チャンバー３と、この塗工チャンバー３の反対側おいて下方側から上方に搬送されるシート材１をガイドしつつ上記グラビアロール２の他側面部に接触させる第１，第２ガイドロール４，５と、塗工チャンバー３に塗工剤を供給する塗工剤供給手段６とを備えている。そして、上記グラビアロール２、塗工チャンバー３および第１，第２ガイドロール４，５が共通の取付板７に取り付けられることにより、下方から上方に向けて搬送されるシート材１の表面に塗工剤を塗工する塗工ユニット８が構成されている。
【００１４】
上記グラビアロール２は、グラビア印刷機の版胴またはコーティング機のコーティングロール等からなり、その直径Ｄが４０ｍｍ〜５５ｍｍ程度に設定されている。そして、上記グラビアロール２が、図の反時計方向に駆動されることにより、シート材１の搬送方向と逆方向に回転するように構成されている。
【００１５】
上記塗工チャンバー３には、図２に示すように、グラビアロール２の周面に対向するように開口した空間部からなる塗工剤溜まり９が形成されたチャンバ本体１０と、このチャンバ本体１０の前面上端部、つまり上記グラビアロール２の回転方向の下流側部に取り付けられたステンレス鋼板等からなるドクター刃１１と、チャンバ本体１０の前面下端部、つまり上記グラビアロール２の回転方向の上流側部には、鋼板材またはプラスチック板等からなるシールプレート１２とが設けられている。また、上記塗工チャンバー３の内部には、塗工剤溜まり９内における塗工剤の流れを規制するための規制部材１３が配設されている。
【００１６】
そして、上記ドクター刃１１およびシールプレート１２の先端部が、上記グラビアロール２の周面に圧接されることにより、上記塗工剤溜まり９の前面部上下が上記ドクター刃１１およびシールプレート１２によりシールされて上記塗工剤溜まり９が密閉状態となるように構成されるとともに、上記グラビアロール２の回転に応じて、その周面に付着した余分な塗工剤が上記ドクター刃１１により掻き取られるようになっている。
【００１７】
上記ドクター刃１１は、グラビアロール２の回転方向に対向した逆角配置とされるとともに、上記ドクター刃１１の接触点を通るグラビアロール２の接線ａに対するドクター刃１１の設置角度θが３０°〜４５°の範囲に設定されている。また、上記ドクター刃１１の先端部と、シールプレート１２の先端部との間隔Ｗが、２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内になるように、上記ドクター刃１１およびシールプレート１２の設置位置および大きさが設定されている。
【００１８】
上記塗工剤供給手段６は、図１に示すように、印刷用のインキ等からなる塗工剤が収容された塗工剤タンク１４と、この塗工剤タンク１４内の塗工剤を吸引して上記チャンバ本体１０の下部に給送する給送ポンプ１５を備えた塗工剤供給パイプ１６と、上記チャンバ本体１０の上部から排出された塗工剤溜まり９内の塗工剤を上記塗工剤タンク１４に戻すリターンパイプ１７とを備えている（図１参照）。
【００１９】
上記構成において塗工剤供給手段６の給送ポンプ１５を作動させることにより、塗工剤タンク１４内に収容された塗工剤を、上記塗工チャンバー３の塗工剤溜まり９内に供給しつつ、上記グラビアロール２を所定速度で回転駆動する。この結果、上記塗工チャンバー３の塗工剤溜まり９内に供給された塗工剤が、密閉状態でグラビアロール２の周面に接触して付着するとともに、このグラビアロール２の周面に付着した余分な塗工剤が上記ドクター刃１１によって除去される。そして、上記グラビアロール２の周面に付着した塗工剤が、グラビアロール２の回転に応じて上記シート材１とグラビアロール２との接触部に搬送され、シート材１の表面に塗工される。
【００２０】
上記のようにシート材１の表面に塗工剤を塗工する４０ｍｍ〜５５ｍｍの直径Ｄを有するグラビアロール２と、このグラビアロール２の周面に沿って設置された塗工チャンバー３と、この塗工チャンバー３に設けられた塗工剤溜まり９内に塗工剤を供給する塗工剤供給手段６とを備え、上記塗工剤溜まり９のロール回転方向の下流側部をシールしつつ、上記グラビアロール２に付着した余分な塗工剤を除去するドクター刃１１と、塗工剤溜まり９のロール回転方向の上流側部をシールするシールプレート１２とを上記塗工チャンバー３に設け、グラビアロール２の回転方向に対向するように上記ドクター刃１１を設置（逆角配置）するとともに、このドクター刃１１の接触点を通るグラビアロール２の接線ａに対するドクター刃１１の設置角度θを３０°〜４５°の範囲に設定し、かつ上記ドクター刃１１の先端部とシールプレート１２の先端部との間隔Ｗを２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内に設定したため、グラビアロール２の回転数を１０００ｒｐｍ以上の高速回転させることが可能となり、シート材１の搬送速度を遅くすることなく、小径のグラビアロール２によって塗工剤を均一に塗工することができる。
【００２１】
すなわち、上記グラビアロール２の直径Ｄが４０ｍｍ未満になると、その剛性が低くなって撓み易いため、上記ドクター刃１１による塗工剤の掻き取り不良が発生する。また、上記グラビアロール２の直径Ｄが５５ｍｍよりも大きくなると、シート材１とグラビアロール２との接触幅が大きくなり過ぎてシート材１に対する塗工剤の塗工面が荒れるため、上記グラビアロール２の直径Ｄを４０ｍｍ〜５５ｍｍの範囲内に設定する必要がある。
【００２２】
例えば、上記グラビアロール２の直径Ｄを３０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲内で種々の値に変化させて、上記ドクター刃１１による塗工剤の掻き取り不良が発生したか否かを確認するとともに、シート材１における塗工面の状態を確認する実験を行ったところ、下記表１に示すようなデータが得られた。なお、上記実験例では、７００ｍｍの塗工面長を有するグラビアロール２を使用するとともに、シート材１の搬送速度を２５０ｍ／分に設定し、かつドクター刃１１の接触点を通るグラビアロール２の接線ａに対するドクター刃１１の設置角度θを、それぞれ３５°に設定した。
【００２３】
【表１】
0003542772.tif 000002
【００２４】
上記表１に示すデータから、３０ｍｍ，３５ｍｍの直径Ｄを有するグラビアロール２を使用した場合には、上記ドクター刃１１による塗工剤の掻き取り不良が発生し、かつ６０ｍｍの直径Ｄを有するグラビアロール２を使用すると、塗工不良が発生することが確認された。この実験例からも、上記ドクター刃１１による塗工剤の掻き取り不良が発生するのを防ぐとともに、シート材１に対する塗工剤の塗工面が荒れるのを防止するためには、上記グラビアロール２の直径Ｄを４０ｍｍ〜５５ｍｍの範囲内に設定する必要があることが検証された。
【００２５】
また、ドクター刃１１の接触点を通るグラビアロール２の接線ａに対するドクター刃１１の設置角度θが３０°未満になると、グラビアロール２に対するドクター刃１１の掻き取り角度が鋭くなり過ぎて、塗工剤の掻き取り不良が発生する。また、上記ドクター刃１１の設置角度θが４５°よりも大きくなると、ドクター刃１１が振動してグラビアロール２の周面に模様が形成されて塗工不良が発生するため、ドクター刃１１の接触点を通るグラビアロール２の接線ａに対するドクター刃１１の設置角度θを３０°〜４５°の範囲に設定する必要がある。
【００２６】
例えば、上記ドクター刃１１の接触点を通るグラビアロール２の接線ａに対するドクター刃１１の設置角度θを２５°〜５０°の範囲内で種々に値に変化させて、上記ドクター刃１１による塗工剤の掻き取り不良が発生したか否かを確認するとともに、シート材１における塗工面の状態を確認する実験を行ったところ、下記表２に示すようなデータが得られた。なお、上記実験例では、７００ｍｍの塗工面長と、４０ｍｍおよび５５ｍｍの直径Ｄを有するグラビアロール２を使用するとともに、シート材１の搬送速度を２５０ｍ／分に設定した。
【００２７】
【表２】
0003542772.tif 000003
【００２８】
上記表２に示すデータから、ドクター刃の設置角度θを２５°に設定すると、上記ドクター刃１１による塗工剤の掻き取り不良が発生し、かつドクター刃１１の設置角度θを５０°に設定すると、塗工不良が発生することが確認された。この実験例から、シート材１の搬送速度を高速に設定した場合においても、上記塗工剤の掻き取り不良を発生させることなく、塗工剤をシート材１の表面に対して適正に塗工し得るようにするためには、グラビアロール２の回転方向に対向するように上記ドクター刃１１を逆角配置とするとともに、ドクター刃１１の接触点を通るグラビアロール２の接線ａに対するドクター刃１１の設置角度θを３０°〜４５°の範囲に設定する必要があることが検証された。
【００２９】
さらに、上記ドクター刃１１の先端部とシールプレート１２の先端部との間隔Ｗが２０ｍｍ未満であると、シート材１に塗工剤を塗工した後に再度塗工チャンバー３の設置部に到達するまでの空走時間が長くなるとともに、塗工液チャンバー３の塗工液溜まり９にグラビアロール２が浸漬される時間が短くなるため、このグラビアロール２の版面に残存した塗工液が乾燥することによる目詰まりが発生し易くなり、早期にグラビアロール２の洗浄が必要となる。また、上記間隔が３０ｍｍよりも大きくなると、グラビアロール２の大きさと塗工剤チャンバー３の大きさとのバランスが悪くなり、グラビアロール２に沿って搬送されるシート材１と、上記塗工剤チャンバー３との間隔Ｓが狭くなって作業性が悪くなるため、上記ドクター刃１１の先端部とシールプレート１２の先端部との間隔Ｗを２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内に設定する必要がある。
【００３０】
例えば、上記ドクター刃１１の先端部とシールプレート１２の先端部との間隔Ｗが１５ｍｍ〜３５ｍｍの範囲内で種々の値に設定して、グラビアロール２の洗浄が必要となる印刷距離、つまり上記シート材１の搬送距離を測定するとともに、シート材１と、上記塗工剤チャンバー３との間隔Ｓがどのように変化するかを確認する実験を行ったところ、下記の表３に示すようなデータが得られた。なお、上記実験例では、７００ｍｍの塗工面長と、４０ｍｍおよび５５ｍｍの直径Ｄを有するグラビアロール２を使用し、かつ上記目詰まりが発生し易い状態にあるか否かを正確に判別できるようにシート材１の搬送速度を、５０ｍ／分程度の比較的低速に設定し、かつドクター刃１１の設置角度θをそれぞれ３５°に設定した。
【００３１】
【表３】
0003542772.tif 000004
【００３２】
上記表３に示すデータから、ドクター刃１１の先端部とシールプレート１２の先端部との間隔Ｗを１５ｍｍに設定した場合には、印刷距離が１０００ｍとなった時点でグラビアロール２の目詰まりが発生し、早期にグラビアロール２を洗浄しなければならないことが確認された。また、ドクター刃１１の先端部とシールプレート１２の先端部との間隔Ｗを３５ｍｍに設定した場合には、シート材１と塗工剤チャンバー３との間隔Ｓが、約１ｍｍまたは１．５ｍｍと狭くなりすぎることが確認された。この実験例からも、グラビアロール２の版面に目詰まりが発生するのを効果的に防止するとともに、上記シート材１と塗工剤チャンバー３との間隔Ｓが狭くなりすぎるのを防止するためには、上記ドクター刃１１の先端部とシールプレート１２の先端部との間隔Ｗを、２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内に設定する必要があることが検証された。
【００３３】
また、上記実施形態では、グラビアロール２の一側面部に対向するように塗工チャンバー３を配設するとともに、この塗工チャンバー３の設置位置の反対側においてシート材１を鉛直方向に搬送することによりグラビアロール２の他側面部に接触させるように構成したため、水平方向に搬送されるシート材１に沿って塗工チャンバー３を配設した場合のように、その設置スペースを確保するために装置が大型化する等の問題を生じることがなく、上記設置スペースをコンパクト化することができるとともに、既存の印刷機またはコーティング機に対しても上記塗工チャンバー３を容易に設置できるという利点がある。
【００３４】
また、上記実施形態に示すように、グラビアロール２および塗工チャンバー３と、グラビアロール２の設置部に導入されるシート材１をガイドする第１ガイドロール４と、グラビアロール２の設置部から導出されたシート材１をガイドする第２ガイドロール５とを共通の取付板７に取り付けることにより、塗工ユニット８を構成した場合には、この塗工ユニット８を、グラビア印刷機またはコーティング機に対して極めて容易に設置できるという利点がある。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、シート材の表面に塗工剤を塗工する４０ｍｍ〜５５ｍｍの直径を有するグラビアロールと、このグラビアロールの周面に沿って設置された塗工チャンバーと、この塗工チャンバーに設けられた塗工剤溜まり内に塗工剤を供給する塗工剤供給手段とを備え、上記塗工剤溜まりのロール回転方向の下流側部をシールしつつ、上記グラビアロールに付着した余分な塗工剤を除去するドクター刃と、塗工剤溜まりのロール回転方向の上流側部をシールするシールプレートとを上記塗工チャンバーに設け、グラビアロールの回転方向に対向するように上記ドクター刃を設置するとともに、このドクター刃の接触点を通るグラビアロールの接線に対するドクター刃の設置角度を３０°〜４５°の範囲に設定し、かつ上記ドクター刃の先端部とシールプレートの先端部との間隔を２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内に設定することにより、グラビアロールの高速回転が可能となり、シート材の搬送速度を遅くすることなく、小径のグラビアロールによって塗工剤を均一に塗工することができ、塗工液の裏回り現象の発生等を効果的にを防止できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るグラビア塗工装置の実施形態を示す説明図である。
【図２】塗工チャンバーの具体的構成を示す側面断面図である。
【図３】グラビア塗工装置の従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  シート材
２  グラビアロール
３  塗工チャンバー
４  第１ガイドロール
５  第２ガイドロール
６  塗工剤供給手段
７  取付板
８  塗工ユニット
９  塗工剤溜まり
１１  ドクター刃
【図１】
0003542772.tif 000005
【図２】
0003542772.tif 000006
【図３】
0003542772.tif 000007