(57)【要約】【課題】チャンバー内部圧力の変動が小さくても、または、大きくてもチャンバー内部圧力をフィードバック制御して一定の設定圧力値に保持して、均一な塗工を行うことができるグラビア塗工装置を提供するものである。【解決手段】グラビアロール１２に塗工液を塗工するチャンバー１４内部の内部圧力の圧力検出値が、設定圧力値を基準として設定変動幅以上に変動した時は排出経路４０のバルブ４２の開度を制御し、設定幅以内で変動している時は塗工液を圧送するポンプ３０の圧送量を制御して設定圧力値になるようにフィードバック制御するものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の走行速度で走行している基材にグラビア塗工を行うグラビアロールの外方に、塗工液の液溜め部を有したチャンバーを配するグラビア塗工装置において、
前記液溜め部に塗工液を圧送するポンプと、
前記液溜め部から塗工液を排出する排出経路と、
前記排出経路の途中に設けられ、その開度によって排出する塗工液の量を制御するバルブと、
前記液溜め部と前記グラビアロールに囲まれた閉塞空間の内圧を測定する圧力検出手段と、
前記ポンプの圧送量、または、前記バルブの開度を制御して、前記圧力検出手段で検出した圧力検出値が設定圧力値になるようにフィードバック制御する制御手段と、を有することを特徴とするグラビア塗工装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記圧力検出手段の圧力検出値が、前記設定圧力値を基準として設定変動幅以上に変動した時は前記バルブの開度を制御して、前記設定圧力値になるようにフィードバック制御し、
前記圧力検出手段の圧力検出値が、前記設定圧力値を基準として設定変動幅以内で変動している時は前記ポンプの圧送量を制御して、前記設定圧力値になるようにフィードバック制御することを特徴とする請求項１記載のグラビア塗工装置。
【請求項３】
前記設定圧力値を０．３〜３０ｋＰａの間で設定することを特徴とする請求項１記載のグラビア塗工装置。
【請求項４】
前記基材の走行速度を８０〜８００ｍ／分であることを特徴とする請求項１記載のグラビア塗工装置。
【請求項５】
前記グラビアロールの直径が２００〜３５０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のグラビア塗工装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記塗工装置の始動時において、
前記バルブを所定開度に開き、
次に、前記ポンプで所定の圧送量を圧送し、
次に、前記グラビアロールを前記基材の走行速度に対応した設定回転数で回転し、
次に、前記バルブを全閉状態にし、
次に、前記圧力検出手段の圧力検出値が前記設定圧力値に到達すれば前記バルブを設定開度に開くことを特徴とする請求項１記載のグラビア塗工装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記塗工装置の塗工の終了時において、
前記ポンプを停止し、
次に、前記バルブを全閉状態にし、
次に、前記グラビアロールを停止させることを特徴とする請求項１記載のグラビア塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グラビア塗工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、グラビア塗工装置において、基材の走行速度が変化するなどして塗工条件が変化した場合であっても、チャンバーを予め設定しておいた設定圧力に維持できるように制御して、これにより常に均一な塗工を行うことができるグラビア塗工装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
このグラビア塗工装置は、グラビアロールの一側方に、チャンバーを備えた塗工ブロックを配置し、塗工液タンクに貯留した塗工液を供給通路を介してチャンバーへ加圧送給するポンプと、ポンプの作動状態を制御する制御装置とを備えており、塗工ブロックにはチャンバーの内部圧力を検知する圧力センサーを設け、制御装置はグラビアロールの塗工条件に対応して予め設定されたチャンバーの内部圧力を設定するための設定部を備えている。
【０００４】
そして、制御装置が設定部で設定された設定圧力値と圧力センサーからの出力信号とを比較して、チャンバーの内部圧力が設定圧力値と合致するようにポンプの作動状態を制御するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２２４９９５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなグラビア塗工装置においては、フィードバック制御を行うことにより、チャンバーの内部圧力を設定圧力値に維持することが可能であるが、内部圧力の変動範囲が大きくなると、ポンプの制御だけでは、設定圧力値にフィードバック制御できないという問題点がある。
【０００７】
特に、基材の走行速度が８０ｍ／分以上の高速の走行速度になると、チャンバーからグラビアロールによって持ち出される塗工液の量が増え、内部圧力の減少する量が大きくなり、この減少量をポンプの制御だけでは制御不可能となり、基材に対して塗工ムラが発生するという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、チャンバー内部圧力の変動が小さくても、または、大きくてもチャンバー内部圧力をフィードバック制御して一定の設定圧力値に保持して、均一な塗工を行うことができるグラビア塗工装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、所定の走行速度で走行している基材にグラビア塗工を行うグラビアロールの外方に、塗工液の液溜め部を有したチャンバーを配するグラビア塗工装置において、前記液溜め部に塗工液を圧送するポンプと、前記液溜め部から塗工液を排出する排出経路と、前記排出経路の途中に設けられ、その開度によって排出する塗工液の量を制御するバルブと、前記液溜め部と前記グラビアロールに囲まれた閉塞空間の内圧を測定する圧力検出手段と、前記ポンプの圧送量、または、前記バルブの開度を制御して、前記圧力検出手段で検出した圧力検出値が設定圧力値になるようにフィードバック制御する制御手段と、を有することを特徴とするグラビア塗工装置である。
【００１０】
請求項２の発明は、前記制御手段は、前記圧力検出手段の圧力検出値が、前記設定圧力値を基準として設定変動幅以上に変動した時は前記バルブの開度を制御して、前記設定圧力値になるようにフィードバック制御し、前記圧力検出手段の圧力検出値が、前記設定圧力値を基準として設定変動幅以内で変動している時は前記ポンプの圧送量を制御して、前記設定圧力値になるようにフィードバック制御することを特徴とする請求項１記載のグラビア塗工装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、前記設定圧力値を０．３〜３０ｋＰａの間で設定することを特徴とする請求項１記載のグラビア塗工装置である。
【００１２】
請求項４の発明は、前記基材の走行速度を８０〜８００ｍ／分であることを特徴とする請求項１記載のグラビア塗工装置である。
【００１３】
請求項５の発明は、前記グラビアロールの直径が２００〜３５０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のグラビア塗工装置である。
【００１４】
請求項６の発明は、前記制御手段は、前記グラビア塗工装置の始動時において、前記バルブを所定開度に開き、次に、前記ポンプで所定の圧送量を圧送し、次に、前記グラビアロールを前記基材の走行速度に対応した設定回転数で回転し、次に、前記バルブを全閉状態にし、次に、前記圧力検出手段の圧力検出値が前記設定圧力値に到達すれば前記バルブを設定開度に開くことを特徴とする請求項１記載のグラビア塗工装置である。
【００１５】
請求項７の発明は、前記制御手段は、前記グラビア塗工装置の塗工の終了時において、前記ポンプを停止し、次に、前記バルブを全閉状態にし、次に、前記グラビアロールを停止させることを特徴とする請求項１記載のグラビア塗工装置である。
【００１６】
【作  用】
請求項１の発明であると、制御手段は、ポンプの圧送量、または、バルブの開度を制御して、液溜め部とグラビアロールに囲まれた閉塞空間の内圧の圧力検出値が設定圧力値になるようにフィードバック制御する。
【００１７】
これによって、圧力検出値が例えば０．３〜３０ｋＰａの範囲に設定された設定圧力値に収めることができる。
【００１８】
また、基材の走行速度が８０〜８００ｍ／分の高速で走行しても、圧力検出値を設定圧力値にフィードバック制御することができる。
【００１９】
さらに、グラビアロールの直径が２００〜３５０ｍｍの大きさであっても、このグラビアロールによる塗工液の排出量に対して、フィードバック制御が追従することができ、圧力検出値を設定圧力値の範囲に収めることができる。
【００２０】
請求項２の発明であると、圧力検出手段の圧力検出値が、設定圧力値を基準として設定幅以内で変動している時はポンプの圧送量を制御して設定圧力値になるようにフィードバック制御し、設定幅以上に変動した時はバルブの開度を制御して設定圧力値になるようにフィードバック制御する。特に、設定幅以上に変動した時は、ポンプの圧送量だけではフィードバック制御を行いにくいため、バルブの開度を制御して設定圧力値にフィードバック制御する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態のグラビア塗工装置１０について、図１から図４に基づいて説明する。
【００２２】
（１）グラビア塗工装置１０の構成
図１に基づいて、紙、フィルム、金属箔等の長尺状の基材１へグラビア塗工を行うグラビア塗工装置１０の構造について説明する。
【００２３】
グラビアロール１２は直径が２００〜３５０ｍｍであり、その両側部から回転軸が突出し、そのグラビアロール１２の外周部側方には、塗工液を塗工するためのチャンバー１４が配されている。
【００２４】
グラビアロール１２の上方には、グラビア塗工が行われる基材１を所定の走行速度で搬送する搬送ローラ１６が配されている。図１において、グラビアロール１２は時計回りの方向に回転し、搬送ローラ１６も時計回りの方向に回転する。
【００２５】
チャンバー１４は、グラビアロール１２の側方に配され、その内部には、上液溜め部１８と下液溜め部２０とを有し、上液溜め部１８と下液溜め部２０との間には加圧部２２が突出し、両液溜め部１８，２０の間を区画している。この加圧部２２の先端面は円弧状に切り欠かれ、グラビアロール１２の外周部と所定の隙間を介して位置している。また、液溜め部１８の上端部からグラビアロール１２の上外周部に向かって上ドクターブレード２４が突出し、下液溜め部２０の下端からグラビアロール１２の下外周部に向かって下ドクターブレード２６が突出している。そして、上ドクターブレード２４、上液溜め部１８、加圧部２２、下液溜め部２０、下ドクターブレード２６及びグラビアロール１２の外周部と両側壁によって閉塞された閉塞空間２７が形成されている。
【００２６】
下液溜め部２０には、塗工液の供給通路２８が接続され、能力可変型のポンプ３０によって塗工液が供給される。このポンプ３０は、その回転数によって塗工液の圧送量を変化させることができるものであり、その回転数が増えれば塗工液の圧送量が増えるものである。ポンプ３０は、塗工液を溜めた塗工液タンク３２から塗工液を下液溜め部２０に供給するものであり、ＡＣモータ等のモータ３４によって回転する。モータ３４は、インバータ回路３６を介して、コンピュータからなる制御部３８によってインバータ制御されている。塗工液タンク３２に貯留されている塗工液の粘度としては、５０〜５００ｍＰａ・ｓである。
【００２７】
上液溜め部１８には塗工液の排出経路４０が接続されており、この排出経路４０から排出された塗工液は塗工液タンク３２に循環する。また、排出経路４０の途中には、この排出経路４０の中を流れる塗工液の量を調整するためのバルブ４２が設けられている。このバルブ４２は、制御部３８によってその開度を制御することができる。このバルブとしては、モータバルブまたはボジショナ付きバルブを使用できる。
【００２８】
上液溜め部１８には、閉塞空間２７の内部圧力を検出するための圧力センサー４４が配されており、この圧力センサー４４の検出信号は制御部３８に送られる。
【００２９】
（２）グラビア塗工装置１０の制御方法
上記構成のグラビア塗工装置１０によってグラビア塗工を行う場合の制御方法を図２から図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００３０】
ステップ１において、バルブ４２を所定開度開く。この開度の度合いは、塗工液が塗工液タンク３２へ循環できる状態になればよい。
【００３１】
ステップ２において、インバータ回路３６から駆動信号を出力してモータ３４を駆動させポンプ３０を所定の回転数Ａで回転させ、塗工液タンク３２から塗工液を下液溜め部２０を介して閉塞空間２７に圧送する。このポンプ３０の所定回転数Ａは後から説明する設定回転数Ｃよりも低い値でよい。
【００３２】
ステップ３において、塗工液が上液溜め部１８、排出経路４０を介して再び塗工液タンク３２に循環したと確認すればステップ４に進む。この確認方法としては、作業員が行ってもよいが、排出経路４０の排出口にセンサーを設け、このセンサーが塗工液を検知すれば制御部３８に信号を出力するようにしてもよい。
【００３３】
ステップ４において、グラビアロール１２を設定回転数Ｎ１で回転させる。これと同時に搬送ローラ１６も設定回転数Ｎ２で回転させ、基材１を設定の走行速度Ｖで走行させる。このグラビアロール１２と搬送ローラ１６の設定回転数Ｎ１、Ｎ２は、基材１の走行速度Ｖによって決まり、基材１が８０〜８００ｍ／分の間の高速走行を行うものとする。本実施形態では例えば、２００ｍ／分で走行させるものとする。
【００３４】
ステップ５において、バルブ４２を全閉状態にして排出経路４０から塗工液が流れないようにする。これにより閉塞空間２７の内部圧力が上昇し始める。
【００３５】
ステップ６において、ポンプ３０を設定回転数Ｃで回転させて、閉塞空間２７で設定量の塗工液を圧送する。塗工液が圧送されると、閉塞空間２７の内部圧力が上昇する。なお、ポンプ３０の設定回転数Ｃとしては、ステップ２における所定の回転数Ａに、追従された変更塗工量分のポンプ回転数Ｂを合計した回転数Ｃに設定するのが好適である。この「追従された変更塗工量分のポンプ回転数Ｂ」とは、バルブ４２を全閉状態にして所定回転数Ａから回転数を上昇させて、閉塞空間２７の内部圧力が設定圧力値になったときの上昇分の回転数を予め実験によって測定した値である。このようにする理由は塗工液の粘度によって、同じ回転数でも圧送される量が異なるからである。
【００３６】
ステップ７において、圧力センサー４４で検出した閉塞空間２７の内部圧力の圧力検出値が設定圧力値か否かを判断し、設定圧力値であればステップ８に進み、設定圧力値に到達していなければ、ステップ６に戻りポンプ３０の設定回転数Ｃによる駆動を続けて設定量の塗工液を圧送する。
【００３７】
ステップ８において、設定圧力値に到達しても、バルブ４２が全閉状態であり、かつ、ポンプ３０によって塗工液が圧送されてくるため、圧力センサー４４による圧力検出値は設定圧力値以上に上昇する。
【００３８】
ステップ９において、その内部圧力の上昇を抑えるため、バルブ４２を設定開度に開く。この設定開度は、圧力センサー４４の圧力検出値が設定圧力値に戻る程度の開度とする。
【００３９】
ステップ１０において、圧力センサー４４の圧力検出値が設定圧力値に戻る。そして、基材１は設定走行速度（例えば、２００ｍ／分）で走行し、グラビア塗工が開始される。この状態が、定常の塗工状態となる。この定常状態では、塗工液は加圧部２２の先端部によって圧力が高まった状態でグラビアロール１２の表面に塗工される。不要な塗工液は上ドクターブレード２４によって掻き落とされる。このグラビアロール１２の表面に塗布された塗工液が、基材１の表面にグラビア塗工される。
【００４０】
ステップ１１において、外乱または基材１の走行速度の変化や、気温の上昇による塗工液の粘度の変化等によって圧力変動が生じる場合がある。そのため、圧力変動が発生したか否かを圧力センサー４４の圧力検出値で判断する。圧力変動が生じていなければステップ１６に進む。一方、圧力変動が生じていればステップ１２に進む。
【００４１】
ステップ１２において、この圧力変動幅が、設定圧力値を基準として±５％以上であるかどうかを判断する。圧力変動幅が±５％以上であればステップ１３に進み、±５％未満であればステップ１４に進む。
【００４２】
ステップ１３において、圧力変動幅が±５％以上であるため、その変動幅が大きいと判断してバルブ４２の開度を変更して、ステップ１５に進む。すなわち、変動幅が大きいためポンプ３０の制御だけではフィードバック制御できないためバルブ４２の開度を変更するものである。例えば、内部圧力が低い場合にはバルブ４２を閉じ、逆に、高い場合には開くものである。そして、ステップ１５において設定圧力値になるようにフィードバック制御する。
【００４３】
なお、このステップ１３の制御の変更例としては、バルブ４２の開度調整により圧力変動幅が±５％未満になった場合には、バルブ４２の開度による制御に代えて、モータ３４の回転数で制御してもよい。
【００４４】
ステップ１４において、圧力変動幅が±５％未満の小さい変動幅であるため、モータ３４の回転数を変更してポンプ３０からの塗工液の圧送量を変化させ、ステップ１５において設定圧力値になるようにフィードバック制御する。
【００４５】
ステップ１６において、塗工を終了するか否かを判断し、終了しなければステップ１１に戻って圧力変動があるか否かを再び判断する。そして終了の場合にはステップ１７に進む。
【００４６】
ステップ１７において、塗工を終了するために、ポンプ３０による塗工液の圧送を停止する。
【００４７】
ステップ１８において、バルブ４２を全閉状態にして塗工液の排出を中止する。
【００４８】
ステップ１９においてグラビアロール１２を停止させ終了する。
【００４９】
（３）実施形態の効果
以上により、基材１が高速で走行して、圧力変動幅が大きい時にはバルブ４２の開度によってフィードバック制御し、圧力変動幅が小さい時にはポンプ３０の塗工液の圧送量によってフィードバック制御するため、閉塞空間２７における内部圧力は常に設定圧力値に制御することができ、基材１に対して塗工ムラが発生せず均一した塗工を行うことができる。また、そのフィードバック制御する場合の設定圧力値への追随速度が、圧力変動幅が大きい場合にバルブ４２の開度によって行うため非常に迅速である。
【００５０】
また、グラビアロール１２の直径が２００〜３５０ｍｍの大きさであっても、このグラビアロール１２による塗工液の排出量に対して、フィードバック制御が追従することができ、圧力検出値を設定圧力値の範囲に収めることができる。
【００５１】
（変更例１）
上記実施形態では、上液溜め部１８に圧力センサー４４を設けた。この理由は、塗工液の粘度が高い場合は閉塞空間２７における内部圧力が上昇し易いためである。
【００５２】
そのため、粘度が低い塗工液の場合には、内部圧力が上昇しにくいため、下液溜め部２０の部分に圧力センサー４４を設けることが好ましい。
【００５３】
（変更例２）
上記実施形態ではチャンバー１４内部に加圧部２２を境に上液溜め部１８と下液溜め部２０を設けたが、図５に示すように、チャンバー１４内部に一つの液溜め部４６を設けた構成であってもよい。なお、他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００５４】
（変更例３）
上記実施形態ではＡＣモータ等のモータをインバータ制御してポンプ３０を制御したが、これに限らずにＡＣサーボモータ、ＤＣサーボモータ、ＤＣモータ等によって制御を行ってもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上により本発明のグラビア塗工装置であると、ポンプの圧送量とバルブの開度を制御することにより、圧力幅の変動が大きい場合でもまた小さい場合でも設定圧力値にフィードバック制御することができ、そのため基材１に対し塗工ムラが発生することなく均一な塗工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のグラビア塗工装置の説明図である。
【図２】グラビア塗工装置のフローチャートの第１の図である。
【図３】同じくフローチャートの第２の図である。
【図４】同じくフローチャートの第３の図である。
【図５】変更例３のグラビア塗工装置の説明図である。
【符号の説明】
１０  グラビア塗工装置
１２  グラビアロール
１４  チャンバー
１６  搬送ローラ
１８  上液溜め部
２０  下液溜め部
２２  加圧部
２４  上ドクターブレード
２６  下ドクターブレード
２８  供給通路
３０  ポンプ
３２  塗工液タンク
３４  モータ
３６  インバータ回路
３８  制御部
４０  排出経路
４２  バルブ
４４  圧力センサー
【図１】
2004313955.tif 000003
【図２】
2004313955.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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