グラビア塗工装置
【課題】磁性を有する塗工液を用い、所望の階調性を伴った塗工を、既存の設備を最大限利用し、効率良く実現し得るグラビア塗工装置を提供すること。
【解決手段】本発明のグラビア塗工装置１Ａは、塗工液Ｗが収容される液槽２と、液槽２内の塗工液Ｗ中に配置され、塗工液Ｗを貯留可能なセル３０を外周面３ａに多数有するグラビアロール３と、グラビアロール３の上方に配置されたバックアップロール４とを備え、両ロール３，４間で被塗工シート１０をニップし、被塗工シート１０に塗工液Ｗを塗工する。塗工液Ｗ中に、磁性を有する粒状体が含有されている。液漕２内に、円筒状の磁性ロール８が、グラビアロール３の外周面３ａに対向配置されており、磁性ロール８の一部が塗工液Ｗ中に浸漬されるように配置されている。磁性ロール８の外周面８ａは、塗工液Ｗ中の前記粒状体を磁力により引きつける磁性を有しており、且つ部分的に該磁力が異なっている。
【解決手段】本発明のグラビア塗工装置１Ａは、塗工液Ｗが収容される液槽２と、液槽２内の塗工液Ｗ中に配置され、塗工液Ｗを貯留可能なセル３０を外周面３ａに多数有するグラビアロール３と、グラビアロール３の上方に配置されたバックアップロール４とを備え、両ロール３，４間で被塗工シート１０をニップし、被塗工シート１０に塗工液Ｗを塗工する。塗工液Ｗ中に、磁性を有する粒状体が含有されている。液漕２内に、円筒状の磁性ロール８が、グラビアロール３の外周面３ａに対向配置されており、磁性ロール８の一部が塗工液Ｗ中に浸漬されるように配置されている。磁性ロール８の外周面８ａは、塗工液Ｗ中の前記粒状体を磁力により引きつける磁性を有しており、且つ部分的に該磁力が異なっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラビア塗工装置に関する。詳しくは、磁性粒状体を含有する塗工液を使用し、濃淡をつけて塗工することができるグラビア塗工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、紙やフィルム等の被塗工シートに、塗工液を塗工するための塗工装置として、塗工液を貯留可能なセルが外周面に多数形成されたグラビアロール（グラビア版胴）と、該グラビアロールとの間で該被塗工シートを押圧するバックアップロール（圧胴）とを備えたグラビア塗工装置が知られている。図８には、従来のグラビア塗工装置の概略が示されている。図８に示すグラビア塗工装置９１は、グラビアロール９２と該グラビアロール９２に対向配置されたバックアップロール９３とを備えている。グラビアロール９２の下方には、塗工液Ｗが収容される液槽９４が設けられている。また、グラビアロール９２の外周面上の塗工液Ｗを掻き落とすドクターブレード９５が設けられている。斯かる構成のグラビア塗工装置９１において、図示しないロール駆動装置によって両ロール９２，９３をそれぞれ図中矢印で示す方向に回転させることにより、液槽９４内の塗工液Ｗが、グラビアロール９２の外周面に形成された多数のセル内に供給され、ドクターブレード９５で該外周面上の余剰の塗工液Ｗが掻き落とされ、該セル内の塗工液Ｗが、両ロール９２，９３間で押圧された被塗工シート９０に塗工されるようになっている。
【０００３】
また、特許文献１には、グラビア塗工装置を用いて被塗工面にスジ模様を発現させる技術が記載されている。特許文献１に記載の技術は、基材に、下層としてカチオン性塗工液を塗工し乾燥させた後、該下層の上にグラビア塗工装置によりアニオン性塗工液を塗工し、これら上下層の境界面で急速にゲル化させることにより、意匠性の高いスジ模様を発現させるというものである。また、特許文献２には、蓄光インクや蛍光インクを用いたグラビア印刷において、グラビアロールのセルの深度を特定範囲に設定することで、蓄光効果や蛍光効果を確保できることが記載されている。
【０００４】
また、被塗工物への意匠性付与を目的として、パール顔料やガラスフレークに代表される高輝度顔料の塗工が実施されている。これらの粒子の中には磁性を帯びるものも含まれる。例えば、パール顔料の着色を目的として干渉層に少量の酸化コバルトを含む酸化チタンをマイカにコーティングしたものが挙げられる。あるいは、磁性そのものを被塗工物に付与したい場合などでも、例えば鉄粉等の磁性粒子を塗工することが日常的に実施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８１２２８４号公報
【特許文献２】特許第３４６４４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
グラビア塗工は、グラビアロールのセルの大きさ（開口度、深度等）を調整することによって、階調性を伴った塗工を１つの塗工ヘッドで（１回の塗工作業で）実現することが可能であり、斯かる塗工により、被塗工シートの被塗工面に、塗工液成分の付着量の差異に起因する濃淡を表現することができる。しかし、既に通常のグラビアロール（セルの大きさが均一なグラビアロール）を所有している場合において、そのような階調性を伴った塗工をする場合、そのセルに、階調性を伴った塗工が可能になるように新たに彫刻を施すとなると、塗工コストの高騰を招くおそれがある。
【０００７】
また、例えばアルミペーストやパール顔料などの高輝度顔料に代表される、粒子径が２０〜２００μｍ程度の比較的大粒径の粒状体を含む塗工液を塗工する場合には、次の理由で階調性の表現に制限が生じる。即ち、大粒径の粒状体をグラビアロールのセル内に進入させ、その後のドクターブレードで掻き落されないようにして被塗工シートに転移させるためには、常に一定以上のセルの開口度が必要となり、その開口度以下に塗工量分布を設定することができない。既存の設備を最大限利用し、所望の階調性を伴った塗工を効率良く実現し得るグラビア塗工装置は未だ提供されていない。
【０００８】
従って本発明の課題は、磁性を有する塗工液を用い、所望の階調性を伴った塗工を、既存の設備を最大限利用し、効率良く実現し得るグラビア塗工装置を提供することにある。
【０００９】
本発明は、塗工液が収容される液槽と、該塗工液を貯留可能なセルを外周面に多数有するグラビアロールと、該グラビアロールの上方に配置されたバックアップロールとを備え、該両ロール間で被塗工シートをニップし、該被塗工シートに該塗工液を塗工するグラビア塗工装置において、前記塗工液中に、磁性を有する粒状体が含有されており、前記液漕内に、円筒状の磁性ロールが、前記グラビアロールの外周面に対向配置されており、該磁性ロールの一部が前記塗工液中に浸漬されるように配置されており、前記磁性ロールの外周面は、前記塗工液中の前記粒状体を磁力により引きつける磁性を有しており、且つ部分的に該磁力が異なっているグラビア塗工装置を提供することにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、磁性を有する塗工液を用い、所望の階調性を伴った塗工を比較的低コストで効率良く実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明のグラビア塗工装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図２は、図１に示すグラビア塗工装置におけるグラビアロールの斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、図２に示すグラビアロールの外周面の一部を拡大して示す平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩ−Ｉ線断面を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、図１に示す磁性ロールの斜視図である。
【図５】図５は、図１に示すグラビア塗工装置を用いて得られる塗工済みシートの被塗工面を模式的に示す平面図である。
【図６】図６は、本発明のグラビア塗工装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図７】図７は、本発明のグラビア塗工装置の更に他の実施形態を示す概略図である。
【図８】図８は、従来のグラビア塗工装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について、その好ましい一実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａは、図１に示すように、塗工液Ｗが収容される液槽２と、液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬されるように配置されたグラビアロール３と、グラビアロール３の上方に配置されたバックアップロール４とを備え、両ロール３，４間で被塗工シート１０をニップし、被塗工シート１０に塗工液Ｗを塗工するものである。
【００１３】
液槽２には、液槽２に塗工液Ｗを供給する塗工液供給手段（図示せず）が接続されている。該塗工液供給手段は、塗工液Ｗを貯留するタンク、該タンクから液槽２に塗工液を一定量供給するポンプ、及びこれらを接続する配管等を含んで構成されている。
【００１４】
グラビアロール３及びバックアップロール４は、何れも、ロール軸回りに回転可能に支持された円筒形状のロールであり、それぞれのロール周面３ａ，４ａを対向させて上下に並べて配置されている。両ロール３，４それぞれのロール軸には、駆動手段（図示せず）が設けられており、該駆動手段からの駆動力が伝達されることによって、両ロール３，４が同期して回転するようになされている。両ロール３，４は、それぞれ、アルミニウム合金や鉄鋼等の金属製の剛体を含んで構成されている。
【００１５】
グラビアロール３は、図２及び図３に示すように、その外周面３ａに、塗工液Ｗを貯留可能なセル３０を多数有している。より具体的には、グラビアロール３の外周面３ａには、グラビアロール３の周方向Ｘ及びロール軸方向Ｙの両方に交差する直線状の画線部３１，３２がそれぞれ複数本設けられており、互いに交差する画線部３１と画線部３２とによって区画された領域に、セル３０が形成されている。セル３０は、画線部３１，３２よりも凹んだ凹部であり、凹部としてのセル３０と、凸部としての画線部３１，３２とによって、グラビアロール３の外周面３ａに凹凸が付されている。各セル３０は、逆ピラミッド型の四角錐形状をなし、その開口部は、図３（ａ）に示すように、平面視において四角形形状をしている。多数のセル３０は、互いに同形状且つ同サイズである。グラビアロール３自体は、この種のグラビア塗工装置におけるグラビアロールと同様に構成することができる。また、バックアップロール４も、この種のグラビア塗工装置におけるバックアップロールと同様に構成することができる。バックアップロール４の外周面４ａは、凹凸が無く平坦（平滑）である。
【００１６】
図１に示すように、グラビアロール３の上部側方であって、バックアップロール４とのニップ部（被塗工シート１０との接触部）Ｎよりも上流側には、グラビアロール３の外周面３ａ上に供給された塗工液Ｗのうちの余剰分を掻き取るドクターブレード５が設けられている。
【００１７】
また、図１に示すように、グラビアロール３の上方であってバックアップロール４の前後方向に、ガイドロール６，７が配されている。長尺帯状の被塗工シート１０は、シート搬送手段（図示せず）によって、ガイドロール６を経てグラビアロール３とバックアップロール４とで形成されるニップ部Ｎを通された後、ガイドロール７を経て搬送される。ガイドロール６，７は上下動可能に配置されており、ガイドロール６，７の配置位置を調整することにより、被塗工シート１０の搬送時の張力を調整することができる。
【００１８】
第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａの主たる特徴の一つは、塗工液Ｗ中に磁性を有する粒状体を含有させると共に、グラビアロール３の近傍に、該粒状体を磁力により引きつける磁性を有する磁性ロール８を配置した点にある。図１に示すように、液漕２内には、円筒状の磁性ロール８が、グラビアロール３の外周面３ａに対向配置されており、磁性ロール８の一部（下部）が塗工液Ｗ中に浸漬されるように配置されている。
【００１９】
磁性ロール８は、図１に示すように、液槽２内において、グラビアロール３とバックアップロール４とで形成されるニップ部Ｎよりも上流側に位置し、該ロール８の一部（上部）が塗工液Ｗの液面に浮かんだ状態で、その磁力によりグラビアロール３の外周面３ａに磁着（接触）しており、グラビアロール３とでニップ部Ｎ０を形成している。磁性ロール８は、それ自体に動力の無いフリーロール（従動ロール）であり、また、ロール軸回りに回転可能に支持されておらず、浮力及び磁力のみで、所定の配置位置を維持している。磁性ロール８は、ロール軸回りに回転するグラビアロール３との摩擦及び磁力によって回転（従動回転）する。
【００２０】
磁性ロール８は、図４に示すように、塗工液Ｗ中の前記粒状体を磁力により引きつける磁性を有していないか又は塗工液Ｗ中の前記粒状体を引きつける磁力が相対的に弱い、非又は弱磁性材料から構成されたロール本体８０を含んで構成されている。ロール本体８０は、中空部８１を有する円筒状のロールであり、その外周面は、凹凸の無い平坦（平滑）な面であり、磁性ロール８の外周面８ａを構成している。ロール本体８０のロール軸方向Ｙの両端は閉塞端となっていて中空部８１は密閉空間となっており、ロール本体８０（磁性ロール８）を液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬させても、中空部８１に塗工液Ｗは侵入しないようになされている。ロール本体８０のロール軸方向Ｙ（ＣＤ）の全長は、少なくとも目的とする塗工幅と同じかそれよりも長く設定されており、ロール本体８０（磁性ロール８）は、グラビアロール３の外周面３ａのロール軸方向（ＣＤ）に磁着している。
【００２１】
図４に示すように、中空部８１を画成するロール本体８０の内周面８ｂには、塗工液Ｗ中の前記粒状体を引きつける磁力が相対的に強い、強磁性材料としての磁石８３ａが部分的に設けられており、これにより磁性ロール８の外周面８ａは、部分的に磁力が異なっている。より具体的には、ロール本体８０の内周面８ｂには複数（図４では４個）の磁石８３ａが設けられており、複数の磁石８３ａは、ロール軸方向Ｙ（ＣＤ）に所定間隔を置いて配されており、互いに隣り合う２個の磁石８３ａ，８３ａの間及びロール本体８０のＣＤの両端部は、磁石８３ａが配されておらず、ロール本体８０を構成する前記非又は弱磁性材料からなる、非又は弱磁性部８２となっている。ロール本体８０（磁性ロール８）の外周面８ａにおける、磁石８３ａに対応する部分は、相対的に磁力が強い強磁性部８３となっている。各磁石８３ａは、薄板状をなし、ＣＤに所定幅を有し且つロール本体８０の周方向の全長に亘っており、接着剤等の公知の接合手段により内周面８ｂに接合されている。このように、磁性ロール８の外周面８ａには、非又は弱磁性部８２と強磁性部８３とがＣＤに交互に配されており、斯かる構成により、外周面８ａは部分的に磁力が異なっている。
【００２２】
円筒状ロール８０の構成材料である非又は弱磁性材料としては、前述したように円筒状ロール８０（磁性ロール８）を液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬させたときに、その一部（上部）が塗工液Ｗの液面に浮かんだ状態となるようにする観点から、水に浮き易い、比較的軽い（低比重）のものが好ましい。また、非又は弱磁性材料としては、円筒状ロール８０の内周面８ｂに配された磁石８３ａの磁力に影響を与えず、磁石８３ａによる塗工液Ｗ中の前記粒状体の引きつけを妨げないものが好ましい。以上の観点から、非又は弱磁性材料として特に好ましいものとしては、円筒状の管体及び該管体の外面を被覆する外装体を含んで構成され、該管体が、例えば紙；ポリエステル、ポリオレフィン、ポリウレタン等の樹脂等からなり、該外装体が、例えばポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、テフロン（登録商標）等の耐溶剤性素材からなるものが挙げられる。前記外装体は、主として、前記管体を塗工液から保護する役割を果たす。
【００２３】
また、磁石８３ａ（強磁性材料）としては、バリウムフェライト磁石、ストロンチウムフェライト磁石、希土類磁石あるいは、フェライト磁石とゴム、プラスチックを複合したボンド磁石等を用いることができる。
【００２４】
前述したように、塗工液Ｗ中には、磁性を有する粒状体（以下、磁性粒状体ともいう）が含有されている。磁性粒状体としては、磁石８３ａの磁力によって該磁石８３ａに引きつけられるものであれば良く、例えば鉄−ケイ素系, 鉄−ケイ素−クロム系, 鉄−ケイ素−アルミニウム系、鉄系、コバルト系, 鉄−ニッケル系, 鉄−コバルト系の化合物から成る各種磁性材料粉末や、これらの成分に一般的な色材顔料をコーティングした顔料等が挙げられる。塗工液Ｗには、これらの磁性粒状体の１種を単独で又は２種以上を組み合わせて含有させることができる。磁性粒状体の平均粒径は、特に制限されないが、好ましくは０．０５〜２００μｍ、更に好ましくは０．１〜１００μｍである。平均粒径が０．０５μｍ未満の粒子は、超比表面積効果によって粒子間相互作用が非常に大きいため分散が困難となる。平均粒径が２００μｍを越える粒子は塗工液中で沈降しやすいため長期安定的に塗工することが困難となる。塗工液Ｗにおける磁性粒状体の含有量は、塗工液Ｗの全質量に対して、好ましくは１０〜８０質量％、更に好ましくは３０〜７０質量％である。磁性粒状体の含有量が８０質量％を越えると、塗工液Ｗの成分として通常磁性粒状体と併用される、接着剤の組成比が低くなるため、塗工物（塗工済みシート）から磁性粒状体が脱落しやすい。一方、磁性粒状体の含有量が１０質量％未満であると、接着剤の効果が余剰となりコスト的に適切といえない。
【００２５】
塗工液Ｗは、磁性粒状体に加えて、該磁性粒状体の分散媒として働く、水や有機溶媒等の液媒体を含んでいる。塗工液Ｗは、更に必要に応じ、前述した接着剤となるバインダー樹脂の他、消泡剤、レベリング剤、分散剤、沈降防止剤等の助剤を含んでいても良い。バインダー樹脂としては、この種の塗工液に使用可能な公知のものを特に制限無く使用できる。
【００２６】
塗工液Ｗの粘度は、好ましくはザーンカップＲ＃３／２５℃において１５〜３０秒、更に好ましくは１７〜２５秒である。塗工液Ｗの粘度が３０秒より高すぎると、磁性ロール８の従動回転が妨げられて所望の階調性が得られないおそれがある。一方、塗工液Ｗの粘度が１５秒より低いと、版かぶりなどの原因になる他、磁性粒状体として粒子径の大きい顔料を使用した場合は沈降しやすくなり、長期安定的な塗工が困難となる。塗工液Ｗの粘度は、磁性粒状体の種類や含有量、バインダー樹脂の選択、レオロジーコントロール剤の添加等により調整可能である。
【００２７】
被塗工シート１０としては、通常、紙、樹脂製フィルム、金属箔又はこれらの複合体等が用いられる。
【００２８】
このような構成のグラビア塗工装置１Ａにおいて、図１に示すように、長尺帯状の被塗工シート１０が、ガイドロール６、グラビアロール３とバックアップロール４とで形成されたニップ部Ｎ、及びガイドロール７を順次通って、図１中Ｘ１で示す方向（ＭＤ）に搬送される。この間、液槽２内の塗工液Ｗに下部が浸漬されるように配置されていたグラビアロール３が図中矢印で示す方向に回転すると、グラビアロール３の外周面３ａにニップ部Ｎ０にて磁着している磁性ロール８が、図中矢印で示す方向に従動回転する。液槽２内の塗工液Ｗは、グラビアロール３の回転によってピックアップされてその外周面３ａ上に供給され、外周面３ａに形成されたセル３０内に貯留される。
【００２９】
前述したように、磁性ロール８の外周面８ａは、塗工液Ｗ中の磁性粒状体を磁力により引きつける磁性を有しているため、ニップ部Ｎ０及びその近傍において、グラビアロール３の外周面３ａあるいはその近傍に存する磁性粒状体の一部が、磁性ロール８の外周面８ａ側に引き付けられて外周面８ａに磁着する。また、前述したように外周面８ａの磁力は均一ではないため、グラビアロール３側から磁性ロール８側への磁性粒状体の移行量は、グラビアロール３の外周面３ａの全域において均一ではなく、非又は弱磁性部８２に対向する領域において相対的に少なく、強磁性部８３に対向する領域において相対的に多くなり、その結果、グラビアロール３の外周面３ａ上において、磁性ロール８の非又は弱磁性部８２に対向する部分に、磁性粒状体が相対的に多く供給されて磁性粒状体の高密度部が形成され、磁性ロール８の強磁性部８３に対向する部分に、磁性粒状体が相対的に少なく供給されて磁性粒状体の低密度部が形成される。尚、強磁性部８３の磁力が非常に強い場合、グラビアロール３の外周面３ａ上における該強磁性部８３に対向する部分には、磁性粒状体は実質的に供給されず、該部分は、実質的に磁性粒状体の存在しない非存在部となり得る。一方、磁性ロール８における塗工液Ｗ中の磁性粒状体の磁着量は、非又は弱磁性部８２において相対的に少なく、強磁性部８３において相対的に多くなる。こうして、グラビアロール３の外周面３ａ上（セル３０内）に不均一に供給された磁性粒状体を含む、塗工液Ｗは、そのうちの余剰分がドクターブレード５によって掻き取られた後、ニップ部Ｎに移送される。
【００３０】
ニップ部Ｎにおいて、グラビアロール３とバックアップロール４との間で被塗工シート１０が所定のニップ圧で押圧されることによって、該グラビアロール３の外周面３ａ上（セル３０内）の塗工液Ｗが、該被塗工シート１０の該グラビアロール３との対向面（被塗工面）に転写される。このとき、外周面３ａ上の塗工液Ｗにおける磁性粒状体の分布は、磁性粒状体の高密度部と低密度部（非存在部）とがロール軸方向Ｙ（ＣＤ）に交互に配された分布となっており、斯かる磁性粒状体の分布がそのまま被塗工シート１０の被塗工面に転写される。こうして、被塗工シート１０の被塗工面に、磁性体粒状体（塗工液Ｗ）の塗工量差に起因する濃淡が表現され、階調性を伴った塗工が得られる。
【００３１】
図５には、本発明に係る塗工パターンの一例として、ニップ部Ｎを通過した被塗工シート１０の塗工パターンが示されている。図５に示すように、被塗工シート１０の被塗工面には、磁性体粒状体（塗工液Ｗ）の塗工量が相対的に多い多塗工部１２と、磁性体粒状体が実質的に塗工されていないか又は磁性体粒状体の塗工量が相対的に少ない非又は少塗工部１３とが形成されている。多塗工部１２は、ニップ部Ｎ０において磁性ロール８の非又は弱磁性部８２の影響を受けた部分であり、磁性ロール８における非又は弱磁性部８２と同数形成されている。また、非又は少塗工部１３は、ニップ部Ｎ０において磁性ロール８の強磁性部８３の影響を受けた部分であり、磁性ロール８における強磁性部８３と同数形成されている。多塗工部１２及び非又は少塗工部１３は、それぞれ、平面視において搬送方向Ｘ１（ＭＤ）に延びる矩形形状をしており、搬送方向Ｘ１と直交する方向Ｙ（ＣＤ）に交互に配されている。
【００３２】
こうして被塗工面に階調性を伴った塗工が施された被塗工シート１０は、その後、自然乾燥又は加熱強制乾燥され、これにより目的とする、被塗工シート１０上に塗工膜が形成された塗工済みシートが得られる。被塗工シート１０を加熱強制乾燥する場合、加熱手段としては、例えば、電気乾燥炉（自然対流式又は強制対流式）、熱風循環式の乾燥炉、遠赤外線による加熱と熱風循環を併用した乾燥炉等、公知のものを特に制限無く用いることができる。
【００３３】
第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａによれば、塗工液Ｗ中に磁性粒状体が含有され、且つグラビアロール３の近傍に、該磁性粒状体を磁力により引きつける磁性を有する磁性ロール８が配置されているため、グラビアロール３の外周面３ａ上において磁性粒状体（塗工液Ｗ）の供給量に差が生じ、これにより被塗工シート１０に、磁性粒状体の供給量差に起因した階調性を伴った塗工パターンを、１つの塗工ヘッドで（１回の塗工作業で）施すことができる。階調性を伴った塗工パターンは、磁性ロール８における強磁性部８３（磁石８３ａ）の磁力、寸法、配置を適宜調整することにより、変更可能である。
【００３４】
また、グラビア塗工において粒子径が２０〜２００μｍ程度の比較的大粒径の粒状体を含む塗工液を塗工する場合には、該粒状体をグラビアロールのセル内に進入させ、その後のドクターブレードで掻き落されないようにして被塗工シートに転移させるために、常に一定以上のセルの開口度が必要となるところ、従来は、その開口度以下に塗工量分布を設定することができず、表現できる階調性の幅が制限されてしまうという問題があった。これに対し、第１実施形態のように、通常のグラビアロールに加えて磁性粒状体と磁性ロールとの組み合わせを用いることによって、階調性を伴った塗工を得る目的でグラビアロール（セル）に特に手を加える必要は無くなるため、比較的大きな粒状体を含む塗工液を用いた場合でも、セルの大きさの制約を受けること無く、階調性の幅が広い塗工が可能となる。また、第１実施形態の塗工装置１Ａは、既存のグラビア塗工設備を最大限利用して作製可能なものであるため、第１実施形態によれば、階調性を伴った塗工を比較的低コストで効率良く実現することができる。
【００３５】
図６及び図７には、本発明のグラビア塗工装置の他の実施形態が示されている。尚、後述する他の実施形態については、前述した第１実施形態と異なる構成部分を主として説明し、同様の構成部分は同一の符号を付して説明を省略する。特に説明しない構成部分は、第１実施形態についての説明が適宜適用される。
【００３６】
図６には、本発明のグラビア塗工装置の第２実施形態が示されている。第２実施形態のグラビア塗工装置１Ｂは、磁性ロール８の配置位置が第１実施形態と異なっている。グラビア塗工装置１Ｂに係る磁性ロール８は、図６に示すように、ニップ部Ｎよりも下流側に位置している。第２実施形態のグラビア塗工装置１Ｂによっても、第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａと同様に、階調性を伴った塗工が効率良く得られる。
【００３７】
図７には、本発明のグラビア塗工装置の第３実施形態が示されている。第３実施形態のグラビア塗工装置１Ｃは、いわゆるオフセットグラビアコーターであり、図７に示すように、グラビアロール３とバックアップロール４との間に配置されたオフセットロール９を備え、オフセットロール９とバックアップロール４との間で被塗工シート１０をニップし、被塗工シート１０に塗工液Ｗを塗工するようになされている。オフセットロール９は、ロール軸回りに回転可能に支持された円筒形状のロールであり、その外周面９ａはゴム等で形成されており、凹凸の無い平坦（平滑）な面である。オフセットロール９のロール軸には、駆動手段（図示せず）が設けられており、該駆動手段からの駆動力が伝達されることによって、オフセットロール９は、グラビアロール３及びバックアップロール４に同期して回転するようになされている。オフセットロール９としては、通常のオフセットグラビアコーターにおけるオフセットロールを用いることができる。
【００３８】
グラビア塗工装置１Ｃにおいて、グラビアロール３の回転によってその外周面３ａ上に供給された塗工液Ｗは、グラビアロール３とオフセットロール９とで形成されたニップ部Ｎ１にて、オフセットロール９の外周面９ａ上に転写される。このとき、外周面９ａ上に形成される塗工液Ｗ中の磁性粒状体の転写パターンは、ニップ部Ｎ０で形成された不均一な磁性粒状体の分布パターン（磁性粒状体の高密度部と低密度部（非存在部）とがロール軸方向Ｙ（ＣＤ）に交互に配された分布パターン）である。こうして、オフセットロール９に所定のパターンで転写された磁性粒状体（塗工液Ｗ）は、オフセットロール９とバックアップロール４とで形成されたニップ部Ｎ２に移送され、該ニップ部Ｎ２にて被塗工シート１０に塗工される。第３実施形態のグラビア塗工装置１Ｃによっても、第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａと同様に、階調性を伴った塗工が効率良く得られる。
【００３９】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、前記実施形態では、磁性ロール８は、それ自体に動力の無いフリーロールであったが、駆動手段を具備させて駆動ロールとし、ロール軸周りに回転可能に支持しても良い。その場合、駆動ロールである磁性ロール８は、その一部が塗工液Ｗの液面に浮かぶように構成されている必要はなく、中空部８１は無くても良いし、金属等の比較的高比重の材で構成されていても良い。また、駆動ロールである磁性ロール８は、グラビアロール３の外周面３ａに磁着させずに、支持部材を介して外周面３ａから所定距離離間させて配置しても良い。また、前記実施形態では、磁石８３ａは、ロール本体８０の内周面８ｂに設けられていたが、外周面８ａに設けられていても良く、両面８ａ，８ｂそれぞれに設けられていても良い。
【００４０】
また、前記実施形態では、グラビアロール３が液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬されるように配置されていたが、グラビアロール３は塗工液Ｗ中に浸漬させず、磁性ロール８のみを液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬させても良い。
【００４１】
また、磁性ロール８における非又は弱磁性部８２及び強磁性部８３の配置パターンは、図４に示す如きストライプ状に制限されず、適宜設定可能である。前記実施形態では、複数の強磁性部８３は、何れも同形状、同寸法で且つ磁力が同じであったが、形状、寸法及び／又は磁力が揃っていなくても良い。例えば、強磁性部８３の磁力がロール軸方向Ｙ（ＣＤ）における一方向（図４中、右方向又は左方向）に向かって漸次減少又は増加するように設定することによって、磁性粒状体（塗工液Ｗ）の塗工量が該一方向に向かって漸次増加又は減少していくような、階調性のある塗工パターンが得られるようになる。
【符号の説明】
【００４２】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，９１ グラビア塗工装置
２ 液槽
３，９２ グラビアロール
３ａ グラビアロールの外周面
３０ セル
４，９３ バックアップロール
４ａ バックアップロールの外周面
５，９５ ドクターブレード
６，７ ガイドロール
８ 磁性ロール
８ａ 磁性ロール（ロール本体）の外周面
８０ ロール本体（非又は弱磁性材料）
８１ 中空部
８２ 非又は弱磁性部
８３ 強磁性部
８３ａ 磁石（強磁性材料）
９ オフセットロール
１０，９０ 被塗工シート
１２ 多塗工部
１３ 非又は少塗工部
Ｗ 塗工液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラビア塗工装置に関する。詳しくは、磁性粒状体を含有する塗工液を使用し、濃淡をつけて塗工することができるグラビア塗工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、紙やフィルム等の被塗工シートに、塗工液を塗工するための塗工装置として、塗工液を貯留可能なセルが外周面に多数形成されたグラビアロール（グラビア版胴）と、該グラビアロールとの間で該被塗工シートを押圧するバックアップロール（圧胴）とを備えたグラビア塗工装置が知られている。図８には、従来のグラビア塗工装置の概略が示されている。図８に示すグラビア塗工装置９１は、グラビアロール９２と該グラビアロール９２に対向配置されたバックアップロール９３とを備えている。グラビアロール９２の下方には、塗工液Ｗが収容される液槽９４が設けられている。また、グラビアロール９２の外周面上の塗工液Ｗを掻き落とすドクターブレード９５が設けられている。斯かる構成のグラビア塗工装置９１において、図示しないロール駆動装置によって両ロール９２，９３をそれぞれ図中矢印で示す方向に回転させることにより、液槽９４内の塗工液Ｗが、グラビアロール９２の外周面に形成された多数のセル内に供給され、ドクターブレード９５で該外周面上の余剰の塗工液Ｗが掻き落とされ、該セル内の塗工液Ｗが、両ロール９２，９３間で押圧された被塗工シート９０に塗工されるようになっている。
【０００３】
また、特許文献１には、グラビア塗工装置を用いて被塗工面にスジ模様を発現させる技術が記載されている。特許文献１に記載の技術は、基材に、下層としてカチオン性塗工液を塗工し乾燥させた後、該下層の上にグラビア塗工装置によりアニオン性塗工液を塗工し、これら上下層の境界面で急速にゲル化させることにより、意匠性の高いスジ模様を発現させるというものである。また、特許文献２には、蓄光インクや蛍光インクを用いたグラビア印刷において、グラビアロールのセルの深度を特定範囲に設定することで、蓄光効果や蛍光効果を確保できることが記載されている。
【０００４】
また、被塗工物への意匠性付与を目的として、パール顔料やガラスフレークに代表される高輝度顔料の塗工が実施されている。これらの粒子の中には磁性を帯びるものも含まれる。例えば、パール顔料の着色を目的として干渉層に少量の酸化コバルトを含む酸化チタンをマイカにコーティングしたものが挙げられる。あるいは、磁性そのものを被塗工物に付与したい場合などでも、例えば鉄粉等の磁性粒子を塗工することが日常的に実施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８１２２８４号公報
【特許文献２】特許第３４６４４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
グラビア塗工は、グラビアロールのセルの大きさ（開口度、深度等）を調整することによって、階調性を伴った塗工を１つの塗工ヘッドで（１回の塗工作業で）実現することが可能であり、斯かる塗工により、被塗工シートの被塗工面に、塗工液成分の付着量の差異に起因する濃淡を表現することができる。しかし、既に通常のグラビアロール（セルの大きさが均一なグラビアロール）を所有している場合において、そのような階調性を伴った塗工をする場合、そのセルに、階調性を伴った塗工が可能になるように新たに彫刻を施すとなると、塗工コストの高騰を招くおそれがある。
【０００７】
また、例えばアルミペーストやパール顔料などの高輝度顔料に代表される、粒子径が２０〜２００μｍ程度の比較的大粒径の粒状体を含む塗工液を塗工する場合には、次の理由で階調性の表現に制限が生じる。即ち、大粒径の粒状体をグラビアロールのセル内に進入させ、その後のドクターブレードで掻き落されないようにして被塗工シートに転移させるためには、常に一定以上のセルの開口度が必要となり、その開口度以下に塗工量分布を設定することができない。既存の設備を最大限利用し、所望の階調性を伴った塗工を効率良く実現し得るグラビア塗工装置は未だ提供されていない。
【０００８】
従って本発明の課題は、磁性を有する塗工液を用い、所望の階調性を伴った塗工を、既存の設備を最大限利用し、効率良く実現し得るグラビア塗工装置を提供することにある。
【０００９】
本発明は、塗工液が収容される液槽と、該塗工液を貯留可能なセルを外周面に多数有するグラビアロールと、該グラビアロールの上方に配置されたバックアップロールとを備え、該両ロール間で被塗工シートをニップし、該被塗工シートに該塗工液を塗工するグラビア塗工装置において、前記塗工液中に、磁性を有する粒状体が含有されており、前記液漕内に、円筒状の磁性ロールが、前記グラビアロールの外周面に対向配置されており、該磁性ロールの一部が前記塗工液中に浸漬されるように配置されており、前記磁性ロールの外周面は、前記塗工液中の前記粒状体を磁力により引きつける磁性を有しており、且つ部分的に該磁力が異なっているグラビア塗工装置を提供することにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、磁性を有する塗工液を用い、所望の階調性を伴った塗工を比較的低コストで効率良く実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明のグラビア塗工装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図２は、図１に示すグラビア塗工装置におけるグラビアロールの斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、図２に示すグラビアロールの外周面の一部を拡大して示す平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩ−Ｉ線断面を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、図１に示す磁性ロールの斜視図である。
【図５】図５は、図１に示すグラビア塗工装置を用いて得られる塗工済みシートの被塗工面を模式的に示す平面図である。
【図６】図６は、本発明のグラビア塗工装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図７】図７は、本発明のグラビア塗工装置の更に他の実施形態を示す概略図である。
【図８】図８は、従来のグラビア塗工装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について、その好ましい一実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａは、図１に示すように、塗工液Ｗが収容される液槽２と、液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬されるように配置されたグラビアロール３と、グラビアロール３の上方に配置されたバックアップロール４とを備え、両ロール３，４間で被塗工シート１０をニップし、被塗工シート１０に塗工液Ｗを塗工するものである。
【００１３】
液槽２には、液槽２に塗工液Ｗを供給する塗工液供給手段（図示せず）が接続されている。該塗工液供給手段は、塗工液Ｗを貯留するタンク、該タンクから液槽２に塗工液を一定量供給するポンプ、及びこれらを接続する配管等を含んで構成されている。
【００１４】
グラビアロール３及びバックアップロール４は、何れも、ロール軸回りに回転可能に支持された円筒形状のロールであり、それぞれのロール周面３ａ，４ａを対向させて上下に並べて配置されている。両ロール３，４それぞれのロール軸には、駆動手段（図示せず）が設けられており、該駆動手段からの駆動力が伝達されることによって、両ロール３，４が同期して回転するようになされている。両ロール３，４は、それぞれ、アルミニウム合金や鉄鋼等の金属製の剛体を含んで構成されている。
【００１５】
グラビアロール３は、図２及び図３に示すように、その外周面３ａに、塗工液Ｗを貯留可能なセル３０を多数有している。より具体的には、グラビアロール３の外周面３ａには、グラビアロール３の周方向Ｘ及びロール軸方向Ｙの両方に交差する直線状の画線部３１，３２がそれぞれ複数本設けられており、互いに交差する画線部３１と画線部３２とによって区画された領域に、セル３０が形成されている。セル３０は、画線部３１，３２よりも凹んだ凹部であり、凹部としてのセル３０と、凸部としての画線部３１，３２とによって、グラビアロール３の外周面３ａに凹凸が付されている。各セル３０は、逆ピラミッド型の四角錐形状をなし、その開口部は、図３（ａ）に示すように、平面視において四角形形状をしている。多数のセル３０は、互いに同形状且つ同サイズである。グラビアロール３自体は、この種のグラビア塗工装置におけるグラビアロールと同様に構成することができる。また、バックアップロール４も、この種のグラビア塗工装置におけるバックアップロールと同様に構成することができる。バックアップロール４の外周面４ａは、凹凸が無く平坦（平滑）である。
【００１６】
図１に示すように、グラビアロール３の上部側方であって、バックアップロール４とのニップ部（被塗工シート１０との接触部）Ｎよりも上流側には、グラビアロール３の外周面３ａ上に供給された塗工液Ｗのうちの余剰分を掻き取るドクターブレード５が設けられている。
【００１７】
また、図１に示すように、グラビアロール３の上方であってバックアップロール４の前後方向に、ガイドロール６，７が配されている。長尺帯状の被塗工シート１０は、シート搬送手段（図示せず）によって、ガイドロール６を経てグラビアロール３とバックアップロール４とで形成されるニップ部Ｎを通された後、ガイドロール７を経て搬送される。ガイドロール６，７は上下動可能に配置されており、ガイドロール６，７の配置位置を調整することにより、被塗工シート１０の搬送時の張力を調整することができる。
【００１８】
第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａの主たる特徴の一つは、塗工液Ｗ中に磁性を有する粒状体を含有させると共に、グラビアロール３の近傍に、該粒状体を磁力により引きつける磁性を有する磁性ロール８を配置した点にある。図１に示すように、液漕２内には、円筒状の磁性ロール８が、グラビアロール３の外周面３ａに対向配置されており、磁性ロール８の一部（下部）が塗工液Ｗ中に浸漬されるように配置されている。
【００１９】
磁性ロール８は、図１に示すように、液槽２内において、グラビアロール３とバックアップロール４とで形成されるニップ部Ｎよりも上流側に位置し、該ロール８の一部（上部）が塗工液Ｗの液面に浮かんだ状態で、その磁力によりグラビアロール３の外周面３ａに磁着（接触）しており、グラビアロール３とでニップ部Ｎ０を形成している。磁性ロール８は、それ自体に動力の無いフリーロール（従動ロール）であり、また、ロール軸回りに回転可能に支持されておらず、浮力及び磁力のみで、所定の配置位置を維持している。磁性ロール８は、ロール軸回りに回転するグラビアロール３との摩擦及び磁力によって回転（従動回転）する。
【００２０】
磁性ロール８は、図４に示すように、塗工液Ｗ中の前記粒状体を磁力により引きつける磁性を有していないか又は塗工液Ｗ中の前記粒状体を引きつける磁力が相対的に弱い、非又は弱磁性材料から構成されたロール本体８０を含んで構成されている。ロール本体８０は、中空部８１を有する円筒状のロールであり、その外周面は、凹凸の無い平坦（平滑）な面であり、磁性ロール８の外周面８ａを構成している。ロール本体８０のロール軸方向Ｙの両端は閉塞端となっていて中空部８１は密閉空間となっており、ロール本体８０（磁性ロール８）を液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬させても、中空部８１に塗工液Ｗは侵入しないようになされている。ロール本体８０のロール軸方向Ｙ（ＣＤ）の全長は、少なくとも目的とする塗工幅と同じかそれよりも長く設定されており、ロール本体８０（磁性ロール８）は、グラビアロール３の外周面３ａのロール軸方向（ＣＤ）に磁着している。
【００２１】
図４に示すように、中空部８１を画成するロール本体８０の内周面８ｂには、塗工液Ｗ中の前記粒状体を引きつける磁力が相対的に強い、強磁性材料としての磁石８３ａが部分的に設けられており、これにより磁性ロール８の外周面８ａは、部分的に磁力が異なっている。より具体的には、ロール本体８０の内周面８ｂには複数（図４では４個）の磁石８３ａが設けられており、複数の磁石８３ａは、ロール軸方向Ｙ（ＣＤ）に所定間隔を置いて配されており、互いに隣り合う２個の磁石８３ａ，８３ａの間及びロール本体８０のＣＤの両端部は、磁石８３ａが配されておらず、ロール本体８０を構成する前記非又は弱磁性材料からなる、非又は弱磁性部８２となっている。ロール本体８０（磁性ロール８）の外周面８ａにおける、磁石８３ａに対応する部分は、相対的に磁力が強い強磁性部８３となっている。各磁石８３ａは、薄板状をなし、ＣＤに所定幅を有し且つロール本体８０の周方向の全長に亘っており、接着剤等の公知の接合手段により内周面８ｂに接合されている。このように、磁性ロール８の外周面８ａには、非又は弱磁性部８２と強磁性部８３とがＣＤに交互に配されており、斯かる構成により、外周面８ａは部分的に磁力が異なっている。
【００２２】
円筒状ロール８０の構成材料である非又は弱磁性材料としては、前述したように円筒状ロール８０（磁性ロール８）を液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬させたときに、その一部（上部）が塗工液Ｗの液面に浮かんだ状態となるようにする観点から、水に浮き易い、比較的軽い（低比重）のものが好ましい。また、非又は弱磁性材料としては、円筒状ロール８０の内周面８ｂに配された磁石８３ａの磁力に影響を与えず、磁石８３ａによる塗工液Ｗ中の前記粒状体の引きつけを妨げないものが好ましい。以上の観点から、非又は弱磁性材料として特に好ましいものとしては、円筒状の管体及び該管体の外面を被覆する外装体を含んで構成され、該管体が、例えば紙；ポリエステル、ポリオレフィン、ポリウレタン等の樹脂等からなり、該外装体が、例えばポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、テフロン（登録商標）等の耐溶剤性素材からなるものが挙げられる。前記外装体は、主として、前記管体を塗工液から保護する役割を果たす。
【００２３】
また、磁石８３ａ（強磁性材料）としては、バリウムフェライト磁石、ストロンチウムフェライト磁石、希土類磁石あるいは、フェライト磁石とゴム、プラスチックを複合したボンド磁石等を用いることができる。
【００２４】
前述したように、塗工液Ｗ中には、磁性を有する粒状体（以下、磁性粒状体ともいう）が含有されている。磁性粒状体としては、磁石８３ａの磁力によって該磁石８３ａに引きつけられるものであれば良く、例えば鉄−ケイ素系, 鉄−ケイ素−クロム系, 鉄−ケイ素−アルミニウム系、鉄系、コバルト系, 鉄−ニッケル系, 鉄−コバルト系の化合物から成る各種磁性材料粉末や、これらの成分に一般的な色材顔料をコーティングした顔料等が挙げられる。塗工液Ｗには、これらの磁性粒状体の１種を単独で又は２種以上を組み合わせて含有させることができる。磁性粒状体の平均粒径は、特に制限されないが、好ましくは０．０５〜２００μｍ、更に好ましくは０．１〜１００μｍである。平均粒径が０．０５μｍ未満の粒子は、超比表面積効果によって粒子間相互作用が非常に大きいため分散が困難となる。平均粒径が２００μｍを越える粒子は塗工液中で沈降しやすいため長期安定的に塗工することが困難となる。塗工液Ｗにおける磁性粒状体の含有量は、塗工液Ｗの全質量に対して、好ましくは１０〜８０質量％、更に好ましくは３０〜７０質量％である。磁性粒状体の含有量が８０質量％を越えると、塗工液Ｗの成分として通常磁性粒状体と併用される、接着剤の組成比が低くなるため、塗工物（塗工済みシート）から磁性粒状体が脱落しやすい。一方、磁性粒状体の含有量が１０質量％未満であると、接着剤の効果が余剰となりコスト的に適切といえない。
【００２５】
塗工液Ｗは、磁性粒状体に加えて、該磁性粒状体の分散媒として働く、水や有機溶媒等の液媒体を含んでいる。塗工液Ｗは、更に必要に応じ、前述した接着剤となるバインダー樹脂の他、消泡剤、レベリング剤、分散剤、沈降防止剤等の助剤を含んでいても良い。バインダー樹脂としては、この種の塗工液に使用可能な公知のものを特に制限無く使用できる。
【００２６】
塗工液Ｗの粘度は、好ましくはザーンカップＲ＃３／２５℃において１５〜３０秒、更に好ましくは１７〜２５秒である。塗工液Ｗの粘度が３０秒より高すぎると、磁性ロール８の従動回転が妨げられて所望の階調性が得られないおそれがある。一方、塗工液Ｗの粘度が１５秒より低いと、版かぶりなどの原因になる他、磁性粒状体として粒子径の大きい顔料を使用した場合は沈降しやすくなり、長期安定的な塗工が困難となる。塗工液Ｗの粘度は、磁性粒状体の種類や含有量、バインダー樹脂の選択、レオロジーコントロール剤の添加等により調整可能である。
【００２７】
被塗工シート１０としては、通常、紙、樹脂製フィルム、金属箔又はこれらの複合体等が用いられる。
【００２８】
このような構成のグラビア塗工装置１Ａにおいて、図１に示すように、長尺帯状の被塗工シート１０が、ガイドロール６、グラビアロール３とバックアップロール４とで形成されたニップ部Ｎ、及びガイドロール７を順次通って、図１中Ｘ１で示す方向（ＭＤ）に搬送される。この間、液槽２内の塗工液Ｗに下部が浸漬されるように配置されていたグラビアロール３が図中矢印で示す方向に回転すると、グラビアロール３の外周面３ａにニップ部Ｎ０にて磁着している磁性ロール８が、図中矢印で示す方向に従動回転する。液槽２内の塗工液Ｗは、グラビアロール３の回転によってピックアップされてその外周面３ａ上に供給され、外周面３ａに形成されたセル３０内に貯留される。
【００２９】
前述したように、磁性ロール８の外周面８ａは、塗工液Ｗ中の磁性粒状体を磁力により引きつける磁性を有しているため、ニップ部Ｎ０及びその近傍において、グラビアロール３の外周面３ａあるいはその近傍に存する磁性粒状体の一部が、磁性ロール８の外周面８ａ側に引き付けられて外周面８ａに磁着する。また、前述したように外周面８ａの磁力は均一ではないため、グラビアロール３側から磁性ロール８側への磁性粒状体の移行量は、グラビアロール３の外周面３ａの全域において均一ではなく、非又は弱磁性部８２に対向する領域において相対的に少なく、強磁性部８３に対向する領域において相対的に多くなり、その結果、グラビアロール３の外周面３ａ上において、磁性ロール８の非又は弱磁性部８２に対向する部分に、磁性粒状体が相対的に多く供給されて磁性粒状体の高密度部が形成され、磁性ロール８の強磁性部８３に対向する部分に、磁性粒状体が相対的に少なく供給されて磁性粒状体の低密度部が形成される。尚、強磁性部８３の磁力が非常に強い場合、グラビアロール３の外周面３ａ上における該強磁性部８３に対向する部分には、磁性粒状体は実質的に供給されず、該部分は、実質的に磁性粒状体の存在しない非存在部となり得る。一方、磁性ロール８における塗工液Ｗ中の磁性粒状体の磁着量は、非又は弱磁性部８２において相対的に少なく、強磁性部８３において相対的に多くなる。こうして、グラビアロール３の外周面３ａ上（セル３０内）に不均一に供給された磁性粒状体を含む、塗工液Ｗは、そのうちの余剰分がドクターブレード５によって掻き取られた後、ニップ部Ｎに移送される。
【００３０】
ニップ部Ｎにおいて、グラビアロール３とバックアップロール４との間で被塗工シート１０が所定のニップ圧で押圧されることによって、該グラビアロール３の外周面３ａ上（セル３０内）の塗工液Ｗが、該被塗工シート１０の該グラビアロール３との対向面（被塗工面）に転写される。このとき、外周面３ａ上の塗工液Ｗにおける磁性粒状体の分布は、磁性粒状体の高密度部と低密度部（非存在部）とがロール軸方向Ｙ（ＣＤ）に交互に配された分布となっており、斯かる磁性粒状体の分布がそのまま被塗工シート１０の被塗工面に転写される。こうして、被塗工シート１０の被塗工面に、磁性体粒状体（塗工液Ｗ）の塗工量差に起因する濃淡が表現され、階調性を伴った塗工が得られる。
【００３１】
図５には、本発明に係る塗工パターンの一例として、ニップ部Ｎを通過した被塗工シート１０の塗工パターンが示されている。図５に示すように、被塗工シート１０の被塗工面には、磁性体粒状体（塗工液Ｗ）の塗工量が相対的に多い多塗工部１２と、磁性体粒状体が実質的に塗工されていないか又は磁性体粒状体の塗工量が相対的に少ない非又は少塗工部１３とが形成されている。多塗工部１２は、ニップ部Ｎ０において磁性ロール８の非又は弱磁性部８２の影響を受けた部分であり、磁性ロール８における非又は弱磁性部８２と同数形成されている。また、非又は少塗工部１３は、ニップ部Ｎ０において磁性ロール８の強磁性部８３の影響を受けた部分であり、磁性ロール８における強磁性部８３と同数形成されている。多塗工部１２及び非又は少塗工部１３は、それぞれ、平面視において搬送方向Ｘ１（ＭＤ）に延びる矩形形状をしており、搬送方向Ｘ１と直交する方向Ｙ（ＣＤ）に交互に配されている。
【００３２】
こうして被塗工面に階調性を伴った塗工が施された被塗工シート１０は、その後、自然乾燥又は加熱強制乾燥され、これにより目的とする、被塗工シート１０上に塗工膜が形成された塗工済みシートが得られる。被塗工シート１０を加熱強制乾燥する場合、加熱手段としては、例えば、電気乾燥炉（自然対流式又は強制対流式）、熱風循環式の乾燥炉、遠赤外線による加熱と熱風循環を併用した乾燥炉等、公知のものを特に制限無く用いることができる。
【００３３】
第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａによれば、塗工液Ｗ中に磁性粒状体が含有され、且つグラビアロール３の近傍に、該磁性粒状体を磁力により引きつける磁性を有する磁性ロール８が配置されているため、グラビアロール３の外周面３ａ上において磁性粒状体（塗工液Ｗ）の供給量に差が生じ、これにより被塗工シート１０に、磁性粒状体の供給量差に起因した階調性を伴った塗工パターンを、１つの塗工ヘッドで（１回の塗工作業で）施すことができる。階調性を伴った塗工パターンは、磁性ロール８における強磁性部８３（磁石８３ａ）の磁力、寸法、配置を適宜調整することにより、変更可能である。
【００３４】
また、グラビア塗工において粒子径が２０〜２００μｍ程度の比較的大粒径の粒状体を含む塗工液を塗工する場合には、該粒状体をグラビアロールのセル内に進入させ、その後のドクターブレードで掻き落されないようにして被塗工シートに転移させるために、常に一定以上のセルの開口度が必要となるところ、従来は、その開口度以下に塗工量分布を設定することができず、表現できる階調性の幅が制限されてしまうという問題があった。これに対し、第１実施形態のように、通常のグラビアロールに加えて磁性粒状体と磁性ロールとの組み合わせを用いることによって、階調性を伴った塗工を得る目的でグラビアロール（セル）に特に手を加える必要は無くなるため、比較的大きな粒状体を含む塗工液を用いた場合でも、セルの大きさの制約を受けること無く、階調性の幅が広い塗工が可能となる。また、第１実施形態の塗工装置１Ａは、既存のグラビア塗工設備を最大限利用して作製可能なものであるため、第１実施形態によれば、階調性を伴った塗工を比較的低コストで効率良く実現することができる。
【００３５】
図６及び図７には、本発明のグラビア塗工装置の他の実施形態が示されている。尚、後述する他の実施形態については、前述した第１実施形態と異なる構成部分を主として説明し、同様の構成部分は同一の符号を付して説明を省略する。特に説明しない構成部分は、第１実施形態についての説明が適宜適用される。
【００３６】
図６には、本発明のグラビア塗工装置の第２実施形態が示されている。第２実施形態のグラビア塗工装置１Ｂは、磁性ロール８の配置位置が第１実施形態と異なっている。グラビア塗工装置１Ｂに係る磁性ロール８は、図６に示すように、ニップ部Ｎよりも下流側に位置している。第２実施形態のグラビア塗工装置１Ｂによっても、第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａと同様に、階調性を伴った塗工が効率良く得られる。
【００３７】
図７には、本発明のグラビア塗工装置の第３実施形態が示されている。第３実施形態のグラビア塗工装置１Ｃは、いわゆるオフセットグラビアコーターであり、図７に示すように、グラビアロール３とバックアップロール４との間に配置されたオフセットロール９を備え、オフセットロール９とバックアップロール４との間で被塗工シート１０をニップし、被塗工シート１０に塗工液Ｗを塗工するようになされている。オフセットロール９は、ロール軸回りに回転可能に支持された円筒形状のロールであり、その外周面９ａはゴム等で形成されており、凹凸の無い平坦（平滑）な面である。オフセットロール９のロール軸には、駆動手段（図示せず）が設けられており、該駆動手段からの駆動力が伝達されることによって、オフセットロール９は、グラビアロール３及びバックアップロール４に同期して回転するようになされている。オフセットロール９としては、通常のオフセットグラビアコーターにおけるオフセットロールを用いることができる。
【００３８】
グラビア塗工装置１Ｃにおいて、グラビアロール３の回転によってその外周面３ａ上に供給された塗工液Ｗは、グラビアロール３とオフセットロール９とで形成されたニップ部Ｎ１にて、オフセットロール９の外周面９ａ上に転写される。このとき、外周面９ａ上に形成される塗工液Ｗ中の磁性粒状体の転写パターンは、ニップ部Ｎ０で形成された不均一な磁性粒状体の分布パターン（磁性粒状体の高密度部と低密度部（非存在部）とがロール軸方向Ｙ（ＣＤ）に交互に配された分布パターン）である。こうして、オフセットロール９に所定のパターンで転写された磁性粒状体（塗工液Ｗ）は、オフセットロール９とバックアップロール４とで形成されたニップ部Ｎ２に移送され、該ニップ部Ｎ２にて被塗工シート１０に塗工される。第３実施形態のグラビア塗工装置１Ｃによっても、第１実施形態のグラビア塗工装置１Ａと同様に、階調性を伴った塗工が効率良く得られる。
【００３９】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、前記実施形態では、磁性ロール８は、それ自体に動力の無いフリーロールであったが、駆動手段を具備させて駆動ロールとし、ロール軸周りに回転可能に支持しても良い。その場合、駆動ロールである磁性ロール８は、その一部が塗工液Ｗの液面に浮かぶように構成されている必要はなく、中空部８１は無くても良いし、金属等の比較的高比重の材で構成されていても良い。また、駆動ロールである磁性ロール８は、グラビアロール３の外周面３ａに磁着させずに、支持部材を介して外周面３ａから所定距離離間させて配置しても良い。また、前記実施形態では、磁石８３ａは、ロール本体８０の内周面８ｂに設けられていたが、外周面８ａに設けられていても良く、両面８ａ，８ｂそれぞれに設けられていても良い。
【００４０】
また、前記実施形態では、グラビアロール３が液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬されるように配置されていたが、グラビアロール３は塗工液Ｗ中に浸漬させず、磁性ロール８のみを液槽２内の塗工液Ｗ中に浸漬させても良い。
【００４１】
また、磁性ロール８における非又は弱磁性部８２及び強磁性部８３の配置パターンは、図４に示す如きストライプ状に制限されず、適宜設定可能である。前記実施形態では、複数の強磁性部８３は、何れも同形状、同寸法で且つ磁力が同じであったが、形状、寸法及び／又は磁力が揃っていなくても良い。例えば、強磁性部８３の磁力がロール軸方向Ｙ（ＣＤ）における一方向（図４中、右方向又は左方向）に向かって漸次減少又は増加するように設定することによって、磁性粒状体（塗工液Ｗ）の塗工量が該一方向に向かって漸次増加又は減少していくような、階調性のある塗工パターンが得られるようになる。
【符号の説明】
【００４２】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，９１ グラビア塗工装置
２ 液槽
３，９２ グラビアロール
３ａ グラビアロールの外周面
３０ セル
４，９３ バックアップロール
４ａ バックアップロールの外周面
５，９５ ドクターブレード
６，７ ガイドロール
８ 磁性ロール
８ａ 磁性ロール（ロール本体）の外周面
８０ ロール本体（非又は弱磁性材料）
８１ 中空部
８２ 非又は弱磁性部
８３ 強磁性部
８３ａ 磁石（強磁性材料）
９ オフセットロール
１０，９０ 被塗工シート
１２ 多塗工部
１３ 非又は少塗工部
Ｗ 塗工液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗工液が収容される液槽と、該塗工液を貯留可能なセルを外周面に多数有するグラビアロールと、該グラビアロールの上方に配置されたバックアップロールとを備え、該両ロール間で被塗工シートをニップし、該被塗工シートに該塗工液を塗工するグラビア塗工装置において、
前記塗工液中に、磁性を有する粒状体が含有されており、
前記液漕内に、円筒状の磁性ロールが、前記グラビアロールの外周面に対向配置されており、該磁性ロールの一部が前記塗工液中に浸漬されるように配置されており、
前記磁性ロールの外周面は、前記塗工液中の前記粒状体を磁力により引きつける磁性を有しており、且つ部分的に該磁力が異なっているグラビア塗工装置。
【請求項２】
前記磁性ロールは、その一部が前記塗工液の液面に浮かんだ状態で、前記グラビアロールの外周面に磁着している請求項１記載のグラビア塗工装置。
【請求項３】
前記磁性ロールは、前記磁性を有していないか又は前記塗工液中の前記粒状体を引きつける磁力が相対的に弱い、非又は弱磁性材料から構成されたロール本体を含んで構成されており、該ロール本体の周面に、該磁力が相対的に強い強磁性材料が部分的に設けられている請求項１又は２記載のグラビア塗工装置。
【請求項１】
塗工液が収容される液槽と、該塗工液を貯留可能なセルを外周面に多数有するグラビアロールと、該グラビアロールの上方に配置されたバックアップロールとを備え、該両ロール間で被塗工シートをニップし、該被塗工シートに該塗工液を塗工するグラビア塗工装置において、
前記塗工液中に、磁性を有する粒状体が含有されており、
前記液漕内に、円筒状の磁性ロールが、前記グラビアロールの外周面に対向配置されており、該磁性ロールの一部が前記塗工液中に浸漬されるように配置されており、
前記磁性ロールの外周面は、前記塗工液中の前記粒状体を磁力により引きつける磁性を有しており、且つ部分的に該磁力が異なっているグラビア塗工装置。
【請求項２】
前記磁性ロールは、その一部が前記塗工液の液面に浮かんだ状態で、前記グラビアロールの外周面に磁着している請求項１記載のグラビア塗工装置。
【請求項３】
前記磁性ロールは、前記磁性を有していないか又は前記塗工液中の前記粒状体を引きつける磁力が相対的に弱い、非又は弱磁性材料から構成されたロール本体を含んで構成されており、該ロール本体の周面に、該磁力が相対的に強い強磁性材料が部分的に設けられている請求項１又は２記載のグラビア塗工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２０６７００（Ｐ２０１１−２０６７００Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７７４８０（Ｐ２０１０−７７４８０）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（５０７３６９８１１）特種東海製紙株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（５０７３６９８１１）特種東海製紙株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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