特許第6062600号(P6062600)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6062600
(24)【登録日】2016年12月22日
(45)【発行日】2017年1月18日
(54)【発明の名称】シリンダ用メッキ装置及び方法
(51)【国際特許分類】
   C25D 21/00 20060101AFI20170106BHJP
【FI】
   C25D21/00 K
【請求項の数】5
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2016-511465(P2016-511465)
(86)(22)【出願日】2015年2月26日
(86)【国際出願番号】JP2015055568
(87)【国際公開番号】WO2015151665
(87)【国際公開日】20151008
【審査請求日】2016年9月29日
(31)【優先権主張番号】特願2014-72093(P2014-72093)
(32)【優先日】2014年3月31日
(33)【優先権主張国】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000131625
【氏名又は名称】株式会社シンク・ラボラトリー
(74)【代理人】
【識別番号】100147935
【弁理士】
【氏名又は名称】石原 進介
(74)【代理人】
【識別番号】100080230
【弁理士】
【氏名又は名称】石原 詔二
(72)【発明者】
【氏名】祐成 和弘
【審査官】 坂本 薫昭
(56)【参考文献】
【文献】 特開平07−041980(JP,A)
【文献】 国際公開第2012/004351(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C25D 21/00
C25D 7/04
C25D 17/12
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
メッキ液が貯留されるメッキ槽と、被処理シリンダを回転可能且つ通電可能に長手方向両端を把持して前記メッキ槽に収容するチャック手段と、前記メッキ槽内で被処理シリンダの両側面に対向して垂設され且つ所定の通電が行われる相対向する一対の不溶性電極とを備え、前記一対の不溶性電極を前記被処理シリンダの両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、前記被処理シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたシリンダ用メッキ装置であり、
前記不溶性電極が、少なくとも下部部分を内方に湾曲せしめてなる形状を有し、且つ少なくとも前記下部部分が櫛目状部とされてなり、
一方の前記不溶性電極の前記櫛目状部の凹部の位置に他方の前記不溶性電極の前記櫛目状部の凸部が位置するように互い違いに相対向せしめ、
前記不溶性電極の上端部分を回動中心として前記不溶性電極を回動可能に構成し、前記被処理シリンダの径に応じて前記被処理シリンダの外周表面に対する前記不溶性電極の近接距離を調節可能にしてなることを特徴とするシリンダ用メッキ装置。
【請求項2】
前記不溶性電極の湾曲形状が前記被処理シリンダの外周面の曲率に対応する湾曲形状であることを特徴とする請求項1記載のシリンダ用メッキ装置。
【請求項3】
前記不溶性電極が、メッシュ状電極であることを特徴とする請求項1又は2記載のシリンダ用メッキ装置。
【請求項4】
前記メッキ液が銅メッキ液又はクロムメッキ液であり、前記被処理シリンダが中空円筒状のグラビア製版用シリンダであることを特徴する請求項1〜3いずれか1項記載のシリンダ用メッキ装置。
【請求項5】
請求項1〜4いずれか1項記載のシリンダ用メッキ装置を用いて、被処理シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたことを特徴するシリンダ用メッキ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばグラビア印刷に用いる中空円筒状のグラビアシリンダ(製版ロールとも呼ばれる)を製造するにあたり、長尺状の中空ロールの外周表面に対して不溶性電極を用いるメッキを施すためのシリンダ用メッキ装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
グラビア印刷では、中空円筒状の被処理シリンダに対し製版情報に応じた微小な凹部(セル)を形成して版面を製作し、当該セルにインキを充填して被印刷物に転写するものである。一般的なグラビアシリンダは、円筒状の鉄芯またはアルミ芯(中空ロール)を基材とし、当該基材の外周表面上に下地層や剥離層等の複数の層を形成し、その上に銅メッキ等のメッキ層を形成する。そしてこの銅メッキ等のメッキ層にレーザー露光装置により製版情報に応じたセルを形成し、その後グラビアシリンダの耐刷力を増すためのクロムメッキ等を施して製版(版面の製作)が完了する。
【0003】
本願出願人は、メッキ液が満たされるメッキ槽と、長尺状のシリンダを回転可能且つ通電可能に長手方向両端を把持して該メッキ槽に収容するチャック手段と、該メッキ槽内でシリンダの両側面に対向して垂設され且つ所定の通電が行われる相対向する一対の不溶性電極とを備え、該一対の不溶性電極を該シリンダの両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、該シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたシリンダ用メッキ装置であって、前記不溶性電極として下部部分を内方に湾曲せしめてなる形状を有するとともに当該不溶性電極の上端部分を回動中心として当該不溶性電極を回動可能に構成し、該シリンダに対する近接間隔を制御することによって該シリンダの外周表面のメッキ層の厚みを調整するようにしたグラビアシリンダ用銅メッキ装置を既に提案した(特許文献1)。
【0004】
グラビアシリンダの製造におけるメッキ装置では、中空円筒状の被処理シリンダが陰極となり、不溶性電極が陽極となるが、近年では被処理シリンダも大型化してきており、特許文献1等に開示された従来の不溶性電極では、電流密度が高くなり、該不溶性電極への負担が多くなるという問題があった。これにより、不溶性電極への負担が多くなると、不溶性電極に用いられる例えば白金等の消耗速度が速くなってしまうという問題があった。
【0005】
また、特許文献1等に開示された従来の不溶性電極では、クロムメッキ処理を行う場合、3価クロム等の不純物が生成し該不純物を取り除く作業が必要なことから、かかる不純物の生成速度はなるべく遅らせたいという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】国際公開WO2012/043514
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、被処理シリンダの直径のいかんにかかわらず不溶性電極と被処理シリンダの距離を一定とすることができ、且つ前記不溶性電極の表面積を大きくすることで、前記不溶性電極への電流密度を減少させ、これにより前記不溶性電極の負担を減らすことができるようにしたシリンダ用メッキ装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明のシリンダ用メッキ装置は、メッキ液が貯留されるメッキ槽と、被処理シリンダを回転可能且つ通電可能に長手方向両端を把持して前記メッキ槽に収容するチャック手段と、前記メッキ槽内で被処理シリンダの両側面に対向して垂設され且つ所定の通電が行われる相対向する一対の不溶性電極とを備え、前記一対の不溶性電極を前記被処理シリンダの両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、前記被処理シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたシリンダ用メッキ装置であり、前記不溶性電極が、少なくとも下部部分を内方に湾曲せしめてなる形状を有し、且つ少なくとも前記下部部分が櫛目状部とされてなり、一方の前記不溶性電極の前記櫛目状部の凹部の位置に他方の前記不溶性電極の前記櫛目状部の凸部が位置するように互い違いに相対向せしめ、前記不溶性電極の上端部分を回動中心として前記不溶性電極を回動可能に構成し、前記被処理シリンダの径に応じて前記被処理シリンダの外周表面に対する前記不溶性電極の近接距離を調節可能にしてなることを特徴とする。
【0009】
このようにすることで、被処理シリンダの直径のいかんにかかわらず不溶性電極と被処理シリンダの距離を一定とすることができる。また、不溶性電極の下部部分を櫛目状部とし、一方の前記不溶性電極の前記櫛目状部の凹部の位置に他方の前記不溶性電極の前記櫛目状部の凸部が位置するように互い違いに相対向せしめることで、前記不溶性電極の表面積が大きくなる。これにより、前記不溶性電極の電流密度が従来よりも減少し、寿命が長くなる。
【0010】
前記不溶性電極の湾曲形状が前記シリンダの外周面の曲率に対応する湾曲形状であることが好ましい。
【0011】
また、前記不溶性電極が、メッシュ状電極であるのが好ましい。メッシュ状電極だと、前記不溶性電極の表面だけでなく裏面からも電界が生じるため、前記不溶性電極の電極としての表面積が増加し、結果として、前記不溶性電極の電流密度が減少し、寿命が長くなるからである。
【0012】
前記メッキ液が銅メッキ液又はクロムメッキ液であり、前記被処理シリンダが中空円筒状のグラビア製版用シリンダであるのが好適である。前記銅メッキ液は硫酸銅、硫酸、塩素及び添加剤を含み、前記銅メッキ液の比重及び硫酸濃度を計測して、比重が高すぎる場合には水を補給し、硫酸濃度が高すぎる場合には酸化第二銅粉末を補給することが好適である。これにより、従来の定期的な銅メッキ液のメンテナンスや廃液処理が不要となる。なお、前記銅メッキ液は不純物を濾過器で除去してなることが好ましい。また、メッキ液をクロムメッキ液としてクロムメッキを行うことも可能である。クロムメッキ処理を行う場合、3価クロム等の不純物を遅らせることができるという利点がある。
【0013】
本発明に係るシリンダ用メッキ方法は、前記シリンダ用メッキ装置を用いて、被処理シリンダの外周表面にメッキを施すようにしたことを特徴する。
【0014】
本発明に係るグラビアシリンダは、前記シリンダ用メッキ方法によってメッキされたことを特徴する。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、被処理シリンダの直径のいかんにかかわらず不溶性電極と被処理シリンダの距離を一定とすることができ、且つ前記不溶性電極の表面積を大きくすることで、前記不溶性電極への電流密度を減少させ、これにより前記不溶性電極の負担を減らすことができるようにしたシリンダ用メッキ装置及び方法を提供することができるという著大な効果が達成されるものである。
【0016】
また、本発明では、上述のように不溶性電極の負担を減らすことができるので、従来よりも不溶性電極の寿命を延ばすことができ、従来よりも約2倍の耐久性を有する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1】本発明のシリンダ用メッキ装置における不溶性電極の設置の一例を示し、不溶性電極の櫛目状部の凹部と他方の不溶性電極の櫛目状部の凸部とが交差している様子を示す要部斜視概略図である。
図2図1に示した本発明のシリンダ用メッキ装置における不溶性電極の設置例の正面概略説明図である。
図3図1の状態から、小径のシリンダに対応するように、不溶性電極を回動せしめ、不溶性電極の櫛目状部の凹部と他方の不溶性電極の櫛目状部の凸部とがさらに奥まで交差するようにした様子を示す要部斜視概略図である。
図4図1の状態から、大径のシリンダに対応するように、不溶性電極を回動せしめ、不溶性電極の櫛目状部の凹部と他方の不溶性電極の櫛目状部の凸部とが面一となるようにした様子を示す要部斜視概略図である。
図5】本発明のシリンダ用メッキ装置の基本構成の一例を示す側面概略説明図である。
図6】本発明における不溶性電極のスライド機構の一例を示す平面説明図である。
図7】本発明における不溶性電極のスライド機構の一例を示す平面説明図である。
図8】本発明における不溶性電極のスライド機構の一例を示す正面説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されたもので、本発明の技術的思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことは言うまでもない。
【0019】
図1図5は本発明のシリンダ用メッキ装置一つの実施の形態の基本構成の一例を示す図である。図中、符号2は本発明のシリンダ用メッキ装置であるが、具体的な図示例としては、グラビアシリンダ用クロムメッキ装置について説明する。本発明のシリンダ用メッキ装置2は、長尺中空円筒状の被処理シリンダ300の外周表面にクロムメッキを施すための装置であり、メッキ槽10、被処理シリンダ300を支持する一対のチャック手段14,14、ブスバー20,20を介して前記メッキ槽10に垂設される一対の不溶性電極22,22を備えるものである。メッキ槽10やチャック手段14については、従来の装置(特許文献1)と略同様の常用の構成を有するものであり、重複した説明は省略するが、メッキ槽10は、クロムメッキ液304が満たされるメッキ処理用の槽であり、グラビアシリンダ300をクロムメッキ液304中に全没するように浸漬可能とされている。
【0020】
メッキ槽10の周囲には、オーバーフローしたクロムメッキ液304を回収する回収口12が設けられ、メッキ槽10の下方には、回収口12と連通してクロムメッキ液304を溜めておく貯留槽70を備える。貯留槽70には、クロムメッキ液304を所定の液温(例えば40℃程度)に保つためのヒータ86及び熱交換器88が内設され、クロムメッキ液304の不純物の除去を行うための濾過器80や、貯留槽70からクロムメッキ液304を汲み上げてメッキ槽10に循環せしめるポンプP1等が設けられている。
【0021】
チャック手段14,14は、被処理シリンダ300の長手方向両端を把持し、メッキ槽10に収容せしめるロールチャック装置であり、軸受6で軸承されるスピンドル16とクロムメッキ液304の進入防止用の防液アダプタ15を備え、架台4に設けられたシリンダ回転モータ306によりチェーンC及びスプロケット18を介して所定速度(例えば120rpm程度)で回転駆動され、また、被処理シリンダ300が陰極となるように通電可能とされているものである。その他、メッキ槽10の上方で開閉自在とされた蓋板8や排気ダクト11等を適宜備えている。
【0022】
本発明のグラビアシリンダ用クロムメッキ装置2にあっては、図1に示すように、支持バー23、23に補助部材21を介してブスバー20,20が取付けられており、前記ブスバー20,20に不溶性電極(図示例では分割電極)22,22がメッキ槽10内でチャック手段14に把持された被処理シリンダ300の両側方に相対向して垂設され、不溶性電極22としてはチタン板の表面に白金やイリジウム等をコーティングしたものが用いられる。
【0023】
また、不溶性電極22としてはメッシュ状電極を使用した。メッシュ状電極だと、前記不溶性電極22の表面だけでなく裏面からも電界が生じるため、前記不溶性電極22の電極としての表面積が増加し、結果として、前記不溶性電極22の電流密度が減少し、寿命が長くなるからである。例えば、特許文献1に示した不溶性電極では、シリンダ用メッキ装置一槽当たりの不溶性電極の表面積が、11000cmであったものが、本発明のシリンダ用メッキ装置2では、一槽当たりの不溶性電極の表面積が、30000cmとなり、表面積が飛躍的に増加する。さらに、メッシュ状電極だと、メッキ液が通過し易いため、被処理シリンダ300に対するメッキ液の供給がスムーズとなる利点もある。
【0024】
本発明のシリンダ用メッキ装置2は、図1図5に示すように、メッキ液304(図示例ではクロムメッキ液)が貯留されるメッキ槽10と、被処理シリンダ300を回転可能且つ通電可能に長手方向両端を把持して前記メッキ槽に収容するチャック手段14,14と、前記メッキ槽10内で被処理シリンダ300の両側面に対向して垂設され且つ所定の通電が行われる相対向する一対の不溶性電極22,22とを備え、前記一対の不溶性電極22,22を前記被処理シリンダ300の両側面に所定間隔をおいて近接せしめ、前記被処理シリンダ300の外周表面にメッキを施すようにしたシリンダ用メッキ装置であり、前記不溶性電極22,22が、少なくとも下部部分61,61を内方に湾曲せしめてなる形状を有し、且つ少なくとも前記下部部分61,61が櫛目状部63,63とされてなり、一方の前記不溶性電極22の前記櫛目状部63の凹部65の位置に他方の前記不溶性電極22の前記櫛目状部63の凸部67が位置するように互い違いに相対向せしめ、前記不溶性電極22の上端部分69を回動中心として前記不溶性電極22を回動可能に構成し、前記被処理シリンダ300の径に応じて前記被処理シリンダ300の外周表面に対する前記不溶性電極22,22の近接距離を調節可能にしてなるように構成されている。
【0025】
本発明の特徴は、前記不溶性電極22,22がその下部部分を内方に湾曲せしめてなる形状を有し、且つ少なくとも前記下部部分61,61が櫛目状部63,63とされてなり、一方の前記不溶性電極22の前記櫛目状部63の凹部65の位置に他方の前記不溶性電極22の前記櫛目状部63の凸部67が位置するように互い違いに相対向せしめてなることである。
【0026】
不溶性電極22,22の下部部分の湾曲形状としては、内方に湾曲していれば効果は上がるが、被処理シリンダ300の外周面の曲面に対応するような湾曲形状とするのが好適である。さらに、前記不溶性電極22,22はその上端部分、例えば、メッキ槽10に設けられた回転軸を回動中心として当該不溶性電極22,22を回動可能に構成し、前記グラビアシリンダ300に対する近接間隔を制御することによって前記グラビアシリンダの外周表面のメッキの層の厚みを調整することができるようになっている。前記不溶性電極22,22の回動可能の機構は周知の回動機構を採用すればよいが、例えば特許文献1に開示されたような機構を採用することができる。
【0027】
図1に示される如く、本発明のシリンダ用メッキ装置における不溶性電極は、不溶性電極の櫛目状部の凹部と他方の不溶性電極の櫛目状部の凸部とが交差した状態となる。
【0028】
そして、小径(直径の小さい)のシリンダに対応する場合には、不溶性電極を回動せしめ、不溶性電極の櫛目状部の凹部と他方の不溶性電極の櫛目状部の凸部とが図1の状態よりもさらに奥まで交差するようにする(図3)。
【0029】
また、大径(直径の大きい)のシリンダに対応する場合には、不溶性電極を回動せしめ、不溶性電極の櫛目状部の凹部と他方の不溶性電極の櫛目状部の凸部とが面一となるようにする(図4)。
【0030】
このように、本発明では、被処理シリンダ300の直径のいかんにかかわらず不溶性電極22,22と被処理シリンダ300の距離を一定とすることができ、且つ前記不溶性電極22,22の表面積を従来よりも大きくすることができる。
【0031】
本発明装置においては、不溶性電極22としては、特許文献1に開示されたような多数の分割電極22A〜22Cに分割されている態様が好ましい。特許文献1に開示されたような分割電極22A〜Cに対して電位をかけてグラビアシリンダ300の端部にかかる電位の制御を行うことによって、シリンダの両端部に対する電流集中を防止することができ、当該端部のメッキの層の厚みを30μm〜40μm程度の厚さまで従来に比べ大幅に減少させることができる。
【0032】
また、特許文献1に開示されたように、一対の不溶性電極22,22をグラビアシリンダ300の両側方においてスライド自在とする機構としてもよい。不溶性電極22,22をスライド自在とする機構の一例を、図6図8に示す。
【0033】
図6図8に示されるように、メッキ槽10の正面外方には架台4が立設されており、架台4の内壁面にはリニアレール50,52が設けられている。リニアレール50,52と平行して、ラック60,62が平歯車35,38の正逆転により往復運動するように設けられており、取付架枠58,59を介して、リニアレール50,52と摺動可能に係合するガイド部材54,55に連結されている。
【0034】
ラック60,62を往復運動せしめる平歯車35,38は、夫々、平歯車35が架台4の外壁面側のスプロケット45と同軸で回動するように取付金具40で架台4に固着され、他方、平歯車38は架台4の外壁面側のスプロケット48と同軸で回動するように取付金具39で架台4に固着されている。スプロケット45の直下には、スプロケット44が平歯車34と同軸で回動するように具設され、他方のスプロケット48の直下には、スプロケット47がスプロケット46と同軸で回動するように具設されている。架台4の外壁面には、取付アングル31を介してギヤードモータ30が設置されており、平歯車32が備えられている。平歯車32と係合するように平歯車33がスプロケット43と同軸で回動するように具設されており、スプロケット43,46の間にはチェーンCを係回し、スプロケット44,45の間にはチェーンCを係回し、スプロケット47,48の間にはチェーンCを係回する。従って、ギヤードモータ30の正逆転駆動により、平歯車35,38が正逆転し、ラック60,62を往復運動せしめ、これに連動して不溶性電極22,22がリニアレール50,52に沿って正確にスライド可能となっている(図6図8参照)。
【0035】
不溶性電極22,22をグラビアシリンダ300の側面に近接せしめる間隔としては、1mm〜50mm程度、好ましくは3mm〜40mm程度、最も好ましくは5mm〜30mm程度である。メッキ厚みの均一化の観点からは、不溶性電極22,22を近接させればさせるほど好ましいと言えるが、あまり近接させ過ぎるとメッキ処理中に不溶性電極22,22とグラビアシリンダ300が接触してしまう危険があるためである。
【0036】
本発明のシリンダ用メッキ装置2は、更に、特許文献1に記載されたようなメッキ液自動管理機構並びに液量補給機構を備えることが望ましいが、詳細な説明は省略する。
【実施例】
【0037】
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【0038】
(実施例1)
メッキ装置として図1〜5に示した構成の装置を用いた。メッキ液として、クロム酸濃度250g/L、硫酸濃度2.5g/L、添加剤に「CHRIO RX−ML」(奥野製薬製)を50mL/Lを含むクロムメッキ液を使用した。メッキで消費されるクロム及び添加剤成分は、自動補給装置により「CHRIO RX−R」(奥野製薬製)を供給した。不溶性陽極としては、下部部分を湾曲させたチタン板の表面に白金をコーティングしたものを用いた。
【0039】
被処理シリンダとして、円周600mm、面長1100mmのアルミ芯の円筒型基材を用い、被処理シリンダの両端をチャックしてメッキ槽に装着し、電極をコンピューター制御された回動機構により不溶性電極を20mmまで被処理シリンダに接近させ、クロムメッキ液をオーバーフローさせ、被処理シリンダを全没させた。被処理シリンダの回転数を100rpmとし、メッキ液温度55℃、電流密度30A/dm(電流1980A)、電圧6Vとした。この条件で10分メッキ処理を行い、表面にブツやピットの発生がない厚さ6μmの均一なメッキ被膜が得られた。
【0040】
(実施例2)
メッキ装置として図1〜5に示した構成の装置を用いた。メッキ液として銅メッキ液を使用した。
被処理シリンダとして、円周600mm、面長1100mmのアルミ芯の円筒型基材を用い、被処理シリンダの両端をチャックしてメッキ槽に装着し、電極をコンピューター制御された回動機構により不溶性電極を20mmまで被処理シリンダに接近させ、銅メッキ液をオーバーフローさせ、被処理シリンダを全没させた。被処理シリンダの回転数を250rpmとし、メッキ液温度45℃、電流密度30A/dm(電流1980A)、電圧7Vとした。この条件で10分メッキ処理を行い、表面にブツやピットの発生がない厚さ60μmの均一なメッキ被膜が得られた。
【符号の説明】
【0041】
2:シリンダ用メッキ装置、4:架台、6:軸受、8:蓋板、10:メッキ槽、11:排気ダクト、12:回収口、14:チャック手段、15:防液アダプタ、16:スピンドル、18:スプロケット、20:ブスバー、21:補助部材、22:不溶性電極、23:支持バー、30:ギヤードモータ、31:取付アングル、32,33,34,35,38:平歯車、39、40:取付金具、43,44,45,46,47,48:スプロケット、50,52:リニアレール、54,55:ガイド部材、58,59:取付架枠、60,62:ラック、61:下部部分、63:櫛目状部、64:回転軸、65:凹部、67:凸部、69:上端部分、70:貯留槽、80:濾過器、86:ヒータ、88:熱交換器、300:被処理シリンダ、302:整流器、304:メッキ液、306:シリンダ回転モータ、C,C,C,C:チェーン、P1:ポンプ。
図1
図2
図3
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図5
図6
図7
図8