(57)【要約】【課題】、長時間運転における塗布開始から終了まで、塗布を安定して行うことを可能とするグラビア印刷装置及び印刷方法を提供する。【解決手段】グラビアロール表面に押し当ててインキを掻き取るドクターブレードと、該ドクターブレードを把持するためのドクターホルダーと、前記ドクターブレードを前記グラビアロールに押し当てるためのドクターブレード加圧部と、を有するグラビア印刷装置であって、ドクターブレード位置計測手段と、ドクターブレード位置制御手段と、ドクターブレード位置調整手段と、を備え、ドクターブレード位置計測手段によって前記グラビアロールと前記ドクターブレードの接触位置を計測し、前記接触位置を計測した結果に基づいて前記ドクターブレード位置制御手段は、前記ドクターブレード位置調整手段を駆動して、ドクターブレードを所望の位置に調整することを特徴とするグラビア印刷装置。【選択図】図２
2013184436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラビアロール表面に押し当ててインキを掻き取るドクターブレードと、該ドクターブレードを把持するためのドクターホルダーと、前記ドクターブレードを前記グラビアロールに押し当てるためのドクターブレード加圧部と、を有するグラビア印刷装置であって、
ドクターブレード位置計測手段と、ドクターブレード位置制御手段と、ドクターブレード位置調整手段と、を備え、
ドクターブレード位置計測手段によって前記グラビアロールと前記ドクターブレードの接触位置を計測し、
前記接触位置を計測した結果に基づいて前記ドクターブレード位置制御手段は、前記ドクターブレード位置調整手段を駆動して、ドクターブレードを所望の位置に調整することを特徴とするグラビア印刷装置。
【請求項２】
前記ドクターブレード位置計測手段は変位センサであることを特徴とする請求項１に記載のグラビア印刷装置。
【請求項３】
前記ドクターブレード位置計測手段は撮影部と画像解析部とで構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のグラビア印刷装置。
【請求項４】
前記ドクターブレード位置調整手段はピエゾ素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のグラビア印刷装置。
【請求項５】
前記ドクターブレード位置調整手段はサーボモータであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のグラビア印刷装置。
【請求項６】
グラビアロール表面に押し当ててインキを掻き取るドクターブレードと、該ドクターブレードを把持するためのドクターホルダーと、前記ドクターブレードを前記グラビアロールに押し当てるためのドクターブレード加圧部と、を有するグラビア印刷装置を用い、更に、
運転開始時と運転中のドクターブレードの位置を計測し、
運転開始時と運転中の計測した結果を比較して運転中のドクターブレードの位置を運転開始時の位置に制御して印刷することを特徴とするグラビア印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙やフィルムなどの基材に所望の形状の塗膜を塗布・印刷するグラビア印刷装置であって、更に詳細には、長時間運転における塗布開始から終了まで塗布を安定して行うことが出来るグラビア印刷装置及びグラビア印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、印刷・塗工装置の製造技術が向上し、運転速度が高速化してきている。高速・大量生産に適した印刷方式にはロールコーティング方式があり、なかでもグラビア印刷方式はグラビアロールの彫刻によって塗液の塗布量を少量から多量まで調節できることから、フィルム製品の生産に広く用いられている。
【０００３】
図１は従来用いられているグラビア印刷装置の概略を示す図で、グラビア印刷装置は塗液供給部１２から流動性のあるインキ及び塗布液を矢印１ａの方向に回転するグラビアロール１に付着させ、ドクタブレード５と呼ばれる鋼鉄の薄い刃により過剰インキ及び塗布液を掻き取り、グラビアロールのセルのみにインキ及び塗布液を残して矢印１７ａの方向に回転するバックアップロール１７によって、被塗工対象物１９に定量塗布を行う（リバース印刷の場合はバックアップロール１７を矢印１ａの逆方向に回転する）。尚、ドクターブレード５はドクターホルダー３に保持され、ドクターブレード加圧部１５によってグラビアロール１の表面に接触点９で押し付けられている。
【０００４】
上記被塗工対象物表面に形成される塗膜の状態はグラビアロールへのドクターブレードの当て方で変化するため、これを制御することが重要である。特許文献１は運転速度の高速化で発生するドクターブレードの浮上に対して、グラビアロールにブレードを押し付ける圧力を制御することで最適な塗工状態を得ようとするものである。この技術によれば塗工装置の運転速度変更に伴うオペレータによるドクターブレードの調整が不要になり、工程時間の短縮が図れる。特許文献２は長時間の塗工においてグラビアロールへのドクターブレードの慣れにより摩擦が増加し、ドクターブレードが振動して発生する塗布面の段状欠陥に対して、ドクターブレードの圧力を連続的に微小変化させることで面欠陥の発生を抑制するものである。この技術によれば長時間の連続塗布が可能となり、工程時間の短縮が図れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４６１９５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、グラビアロールにブレードを押し付ける圧力を制御をするには被塗工対象物の塗膜面の状態を観察しながらドクターブレードの加圧量を微調整する必要から、塗布行程に著しい遅れが生じると共にオペレータへの負担も増加していた。また、ドクターブレードの圧力を連続的に微小変化させる場合であっても塗膜面を安定なものとすることは困難であった。
【０００７】
そこで本発明は上記の問題に鑑みて、長時間運転における塗布開始から終了まで、塗布を安定して行うことを可能とするグラビア印刷装置及び印刷方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る発明は、グラビアロール表面に押し当ててインキを掻き取るドクターブレードと、該ドクターブレードを把持するためのドクターホルダーと、前記ドクターブレードを前記グラビアロールに押し当てるためのドクターブレード加圧部と、を有するグラビア印刷装置であって、
ドクターブレード位置計測手段と、ドクターブレード位置制御手段と、ドクターブレード位置調整手段と、を備え、
ドクターブレード位置計測手段によって前記グラビアロールと前記ドクターブレードの接触位置を計測し、
前記接触位置を計測した結果に基づいて前記ドクターブレード位置制御手段は、前記ドクターブレード位置調整手段を駆動して、ドクターブレードを所望の位置に調整することを特徴とするグラビア印刷装置である。
【０００９】
本発明の請求項２に係る発明は、前記ドクターブレード位置計測手段は変位センサであることを特徴とする請求項１に記載のグラビア印刷装置である。
【００１０】
本発明の請求項３にかかる発明は、前記ドクターブレード位置計測手段は撮影部と画像解析部とで構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のグラビア印刷装置である。
【００１１】
本発明の請求項４に係る発明は、前記ドクターブレード位置調整手段はピエゾ素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のグラビア印刷装置である。
【００１２】
本発明の請求項５にかかる発明は、前記ドクターブレード位置調整手段はサーボモータであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のグラビア印刷装置である。
【００１３】
本発明の請求項６に係る発明は、グラビアロール表面に押し当ててインキを掻き取るドクターブレードと、該ドクターブレードを把持するためのドクターホルダーと、前記ドクターブレードを前記グラビアロールに押し当てるためのドクターブレード加圧部と、を有するグラビア印刷装置を用い、更に、
運転開始時と運転中のドクターブレードの位置を計測し、
運転開始時と運転中の計測した結果を比較して運転中のドクターブレードの位置を運転開始時の位置に制御して印刷することを特徴とするグラビア印刷方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のグラビア印刷装置によれば、長時間運転の場合であっても塗布開始から終了まで安定して塗布を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来用いられているグラビア印刷装置の概略図。
【図２】本発明のグラビア印刷装置の一実施形態の概略図。
【図３】本発明に係るドクターブレードの接触位置を計測する方法を説明する図。
【図４】本発明に係るグラビアロールとドクターブレードの接触点のＹ軸方向の位置を計測する方法を示す図。
【図５】本発明に係るグラビアロールとドクターブレードの接触点のＸ軸方向の位置を計測する方法を示す図。
【図６】本発明のグラビア印刷装置のドクターブレード位置制御フロー図で、ドクターブレード位置調整手段にピエゾ素子を使用した場合のフロー図。
【図７】本発明のグラビア印刷装置のドクターブレード位置制御フロー図で、ドクターブレード位置調整手段に撮像カメラを使用した場合のフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
図２は本発明のグラビア印刷装置の一実施形態の概略図で、側面から見た図である。グラビアロール１と、該グラビアロール１の表面に塗液を供給する塗液供給部１２と、ドクターブレード５と、該ドクターブレード５を把持するドクターホルダー３と、該ドクターブレード５を前記グラビアロール１に押し当てるためのドクターブレード加圧部１５を有し、更に、該ドクターブレード５と前記グラビアロール１との接触位置を計測するドクターブレード位置計測手段２１と、前記ドクターホルダー３に搭載されてドクターブレード５とグラビアロール１の接触位置を調整するためのドクターブレード位置調整手段２３と、前記接触位置計測手段２１から得られる接触位置をもとにドクターブレード位置調整手段２３を駆動するドクターブレード位置制御手段２５と、を備えている。
【００１８】
塗液供給部１２はグラビアロール１をインキパン内で回転させるものや、複数のロールからの転移を経て塗布するものなどがある。グラビアロール１は印刷用では絵柄を彫刻したもの、コーティング用では全面に規則的な彫刻が施されたものが用いられる。
【００１９】
ドクターブレード５は、スチールや、表面をセラミックコーティングしたスチールや、樹脂などが用いられる。ドクターホルダー３はドクターブレード５を把持し、ドクターブレード加圧部１５によって加圧され、ドクターブレード５をグラビアロール１に押し当てる。ドクターブレード加圧部１５には主にエアシリンダが用いられる。
【００２０】
ドクターブレード位置計測手段２１は、変位センサを用いてドクターブレード５がグラビアロール１に接触する先端部の位置変化を計測するもので例えばレーザー変位計を採用することが出来る、また別のドクターブレード位置計測手段２１としては、撮像カメラを用いた撮影部と一般的に用いられる画像解析部とで構成される。画像を撮像する撮像カメラには２次元ＣＣＤカメラを採用することが出来る。
【００２１】
図３を用いてドクターブレードの接触位置を計測する方法を説明する。図３は計測する部位を示すもので、符号３１ａは長時間運転前の塗布開始時の安定した塗布を行っている矢印１ａで示す方向に回転するグラビアロール１とドクターブレード５の接触点（ドクターブレードの先端）を示す。運転開始時のドクターブレード５ａが運転中に磨耗し、ドクターブレード５ａが破線で示すドクターブレード５ｂの位置に変化する。その場合に上記接触点３１ａは接触点３１ｂに変化する。本発明は、運転中の接触点の位置を塗布開始時の位置に保つことによって安定して塗布が出来ることに着目して、接触点のＹ軸方向、Ｘ軸方向のどちらかを計測して（Ｙｓ−Ｙｒ＝０）または（Ｘｓ−Ｘｒ＝０）となるようにドクターブレード５の位置を制御するものである。図中のＹｒはＹｓよりもマイナス方向とし、ＸｒはＸｓよりもマイナス方向とする。
【００２２】
図４はグラビアロール１とドクターブレード５が接触する部分を拡大した図で、グラビアロール１の側面から見た図である。図４を用いてグラビアロール１とドクターブレード５の接触点のＹ軸方向の位置を計測する方法を示す。接触点のＹ軸方向の位置は、レーザー変位計２１ａを用い、レーザー変位計２１ａから発せられるレーザー光１００をドクターブレード５ａの表面（上面）に当てることによって計測することが出来る。計測は運転開始時と運転中に行い、計測結果は図示しないドクターブレード位置制御手段に取り込まれる。ドクターブレード位置制御手段は取り込んだ計測結果の基づいてグラビアロール１とドクターブレード５ａの接触点の変位（Ｙｓ−Ｙｒ）を導出する。
【００２３】
図５はグラビアロール１とドクターブレード５ａの接触点のＸ軸方向の位置を計測する方法を示しグラビアロール１の正面から見た図で、グラビアロール１とドクターブレード５ａが接触する部分を拡大した図である。接触点のＸ軸方向の位置は、例えば撮像カメラ２２ｂ−１で撮像した画像を一般的に用いられる画像処理装置２２ｂ−２によって接触点のＸ軸方向の位置を算出し、その計測結果は図示しないドクターブレード位置制御手段に取り込まれる。ドクターブレード位置制御手段は取り込んだ計測結果に基づいてグラビアロール１とドクターブレード５ａの接触点の変位（Ｘｓ−Ｘｒ）を導出する。
【００２４】
ドクターブレード位置制御手段で算出されたグラビアロール１とドクターブレードの接触点５ａの変位に基づいてドクターブレード位置調整手段２３はドクターブレードの位置調整を行う。ドクターブレード位置調整手段２３にはピエゾアクチュエータやサーボモータを採用することによって、ドクターブレード１を精密に位置調整を行うことが出来る。
【００２５】
ドクターブレード位置制御手段２５としては汎用的なパーソナルコンピューター（ＰＣ）を用いることによって達成されものであるが、これに限定するものではない。
【００２６】
図６に接触点のＹ軸方向の位置を計測して運転中の接触点を運転開始時の位置に保持するように制御するフロー図を示す。また図７にＸ軸方向の位置を計測して運転中の接触点を運転開始時の位置に保持するように制御するフロー図を示す。
【００２７】
先ず、図６に示されるドクターブレードのＹ軸方向の位置を計測して運転開始時の位置に保持するように制御する場合を説明する。はじめに運転が開始時点でドクターブレードの初期位置Ｙｓをレーザー変位計２１ａにより計測する（Ｓ１）。初期位置Ｙｓはドクターブレード位置制御手段２５に記録しておく。次に連続塗布中のドクターブレードの位置Ｙｒをレーザー変位計により計測し（Ｓ２）、その計測値をドクターブレード位置制御手段２５に取り込み、初期位置との差（Ｙｓ−Ｙｒ）を導出し（Ｓ３）、差が正（Ｓ３の＞０）であれば、ドクターブレード位置調整手段１２である例えばピエゾアクチュエータを伸長させ（Ｓ４）、その後ステップＳ３に移行する。差が負であれば（Ｓ３の＜０）、ドクターブレード位置調整手段１２を萎縮させ（Ｓ５）、その後ステップＳ３に移行する。また、差が０であれば（Ｓ３の＝（イコール））、ドクターブレードの位置調整を行わずステップＳ２に移行し引き続き位置計測を行う。このようにしてドクターブレードの位置を初期位置に調整することによって、塗布面の状態は、長時間の運転でも初期状態が維持される。差が負の場合は、通常発生することはないが、ピエゾアクチュエータを制御する場合に伸長しすぎた場合を考慮している。
【００２８】
次に、図７に示される撮像カメラを用いてＸ軸方向の位置を計測して運転開始時の位置に保持するように制御する場合を説明する。はじめに運転が開始されたらドクターブレードの初期位置Ｘｓを撮像カメラにより撮像した画像を画像処理装置によって処理して計測する（Ｓ１１）。初期位置Ｘｓはドクターブレード位置制御手段２５に記録しておく。次に連続塗布中のドクターブレードの位置Ｘｒを撮像カメラにより撮像し画像を画像処理装置によって処理して計測する（Ｓ１２）。その計測値をドクターブレード位置制御手段２５に取り込み、初期位置との差（Ｘｓ−Ｘｒ）を導出し（Ｓ１３）、差が正（Ｓ１３の＞０）であれば、ドクターブレード位置調整手段１２である例えばピエゾアクチュエータを伸長させ（Ｓ１４）、その後ステップＳ１３に移行する。差が負であれば（Ｓ１３の＜０）、ドクターブレード位置調整手段１２を萎縮させ（Ｓ１５）、その後ステップＳ１３に移行する。また、差が０であれば（Ｓ１３の＝（イコール））、ドクターブレードの位置調整を行わずステップＳ１２に移行し引き続き位置計測を行う。このようにしてドクターブレードの位置を初期位置に調整することによって、塗布面の状態は、長時間の運転でも初期状態が維持される。Ｙ軸の場合と同様に差が負の場合は、通常発生することはないが、ピエゾアクチュエータを制御する場合に伸長しすぎた場合を考慮している。
【００２９】
また、上記のＹ軸方向の位置の制御とＸ軸方向の位置の制御は、どちらか一方を行えば良いが、両方を行っても良い。
【実施例】
【００３０】
本発明の具体的実施例について説明する。
【００３１】
グラビア印刷装置は本発明の図２の構成のものを使用した。塗布はリバースロールによる方式を用いた。グラビアロールは線数１００、深さ１００μｍのピラミッド彫刻のものを用いた。ドクターブレードはセラミックコーティングのあるスチール刃を用いた。塗液はホットメルト接着剤を使用し、塗液供給装置で１５０℃に加熱した。塗液供給装置にはファウンテンロールからグラビアロールに転移させるものを用いた。被塗工対象には厚さ１００μｍのコーティング紙を使用した。
【００３２】
ドクターブレード位置計測手段としてはレーザー変位計を使用した。ドクターブレード位置調整手段としてはピエゾ素子をブレードホルダーの幅方向に等間隔で配置したピエゾアクチュエーターを用いた。ドクターブレード位置制御手段としては市販のパーソナルコンピューターを用いた。
【００３３】
前記構成にて本発明のドクターブレード位置調整方法によって塗布を行ったところ、２時間の連続塗布では開始から塗布終了まで塗膜面の変化や膜厚の変化がないことを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は紙やフィルムなどの基材に絵柄の印刷や機能膜の塗布を高速で行うグラビア印刷装置において、ドクターブレードの自動位置制御機能を持たせ、長時間の塗工が必要な場合において塗布開始直後から終了までの塗膜面の変化を抑制する。また、ドクターブレードの交換サイクルの長期化が期待できる。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・グラビアロール
１ａ・・・グラビアロールの回転方向を示す矢印
１ｂ・・・バックアップロールの回転方向を示す矢印
３・・・ドクターホルダー
５・・・ドクターブレード
５ａ・・・運転開始時のドクターブレード
５ｂ・・・運転中のドクターブレード
９・・・接触点
１２・・・塗液供給部
１５・・・ドクターブレード加圧部
１７・・・バックアップロール
１９・・・被塗工対象物
２１・・・ドクターブレード位置計測手段
２２ｂ−１・・・撮像カメラ
２２ｂ−２・・・画像処理装置
２３・・・ドクターブレード位置調整手段
２５・・・ドクターブレード位置制御手段
３１ａ・・・運転開始時のグラビアロールとドクターブレードの接触点
３１ｂ・・・運転開始中のグラビアロールとドクターブレードの接触点
【図１】
2013184436.tif 000003
【図２】
2013184436.tif 000004
【図３】
2013184436.tif 000005
【図４】
2013184436.tif 000006
【図６】
2013184436.tif 000007
【図７】
2013184436.tif 000008
【図５】
2013184436.tif 000009