JP2015013227A - 粘性流体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粘性流体に汚れなどが生じても粘性流体の粘度を正確に検出でき、簡易な構成で適切な粘度の粘性流体を供給可能な粘性流体供給装置を提供する。
【解決手段】インキ供給装置１は、インキ２の貯留されたインキタンク３と、インキタンク３からインキ２の一部を供給するための供給部６と、ポンプ５と、循環経路４とを有して構成される。そして、インキ供給装置１は、循環経路４に設けられた測定経路７と、循環経路４の一部から分岐してインキ２が並流するためのバイパス経路８と、測定経路７内に移動可能に設けられた測定球１５と、測定経路７におけるインキ２の流れが停止した間に測定球１５が測定経路７内を落下移動する時間を測定する測定センサ９と、この測定センサ９の測定結果に基づいてインキ２の粘度を算出してインキ２の粘度を制御する制御装置１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、粘性流体を循環させながら供給する粘性流体供給装置に関する。

従来、粘性流体を循環させながら供給する粘性流体供給装置が知られている。例えば、代表的な粘性流体であるインキを印刷機に供給するインキ供給装置がある。このインキ供給装置は、インキの貯留されたインキタンクと、インキが循環するための循環経路と、ポンプと、インキタンクからインキの一部を供給するための供給部とを有して構成される。

この構成のものでは、ポンプが作動することにより、インキタンク内のインキが循環経路を通って、供給部から印刷機のインキパンへ供給される。印刷機のインキパンには、版胴の一部が浸されている。この版胴と圧胴との間をシート状の印刷対象物が通過し、版胴と圧胴とにより挟圧されて印圧が加えられる。そして、版胴の版面に供給されたインキが印刷対象物の印刷面に転移することによって、印刷が行われる。

インキパン内の余分なインキは、循環経路を通ってインキタンクに戻り、ポンプが作動することによって再びインキパンに供給される。このようにして、インキはインキタンクとインキパンとの間を循環する。

ここで、印刷用のインキとしては、主として顔料に、樹脂や希釈用の溶剤を混ぜたものが用いられる。溶剤は、周囲の温度及び湿度の変動や時間の経過に伴って揮発する。この溶剤の揮発量に応じて、インキの粘度（濃度）変化が大きくなる。インキの粘度の変化は、印刷対象物の色や濃度の変化を引き起こす。これによって、印刷対象物の色や濃度が所望の色や濃度と異なったものとなったり、一定でなくなったりするおそれがある。

そこで、印刷用のインキに光ファイバにより光を投射し、インキを透過した光量を光検出器で検出し、インキの濃度（粘度）を測定するようにしたものがある。この構成のもでは、光検出器により検出されるインキの濃度に応じて希釈用の溶剤を供給することにより、所望のインキ濃度で印刷が行われるようにインキの濃度（粘度）を制御している（例えば特許文献１）。

特開平５−５２７５０号公報

しかしながら、上記構成のものでは、粘性流体を循環させながら使用することに伴って粘性流体に汚れが生じると、粘性流体の粘度（濃度）の検出精度が低下するという問題がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、粘性流体に汚れなどが生じても粘性流体の粘度を正確に検出でき、簡易な構成で適切な粘度の粘性流体を供給可能な粘性流体供給装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の粘性流体供給装置は、粘性流体の貯留されたタンクと、タンクから粘性流体の一部を供給するための部分供給手段と、粘性流体を循環させるためのポンプと、粘性流体が循環する循環経路とを有する粘性流体供給装置であって、循環経路に設けられた測定経路と、循環経路の一部から分岐して粘性流体が並流するためのバイパス経路と、測定経路内に移動可能に設けられた粘性流体よりも比重が大きい測定部材と、測定部材が測定経路内を落下移動する落下移動時間を測定する測定手段と、測定手段の測定結果に基づいて測定経路内を流れる粘性流体の粘度を算出する算出手段と、算出手段の算出結果に応じて粘性流体の粘度を制御する制御手段とを備える。測定手段は、測定経路における粘性流体の流れが停止した間に、測定部材が測定経路内を落下移動する落下移動時間を測定することを特徴とする。

この粘性流体供給装置によれば、簡易な装置で、粘性流体の粘度を正確に検出することができ、所望の粘度の粘性流体を継続して供給できる。また、特別な装置を必要としないので、安価に粘性流体の粘度を制御することができる。

本発明によれば、粘性流体に汚れなどが生じても粘性流体の粘度を正確に検出でき、簡易な構成で適切な粘度の粘性流体を供給可能な粘性流体供給装置を提供することができる。

本発明の実施形態における粘性流体供給装置をインキ供給装置に適用した場合の模式図である。 インキ供給装置の正面図を示す図である。 インキ供給装置の側面図を示す図である。 インキ供給装置の粘度制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の粘性流体供給装置の具体的な実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明の粘性流体供給装置をインキ供給装置に適用した場合について説明する。

図１に示すように、本実施形態のインキ供給装置１（粘性流体供給装置に相当）は、インキ２（粘性流体に相当）の貯留されたインキタンク３（タンク）と、インキ２が循環するための循環経路４と、ポンプ５と、インキタンク３からインキ２の一部を供給するための供給部６（部分供給手段に相当）とを有して構成されている。

インキ供給装置１は、グラビア印刷用の印刷機１００のインキパン１０１に、供給部６を介してインキ２を供給する。インキパン１０１内の余分なインキ２は、循環経路４を通ってインキタンク３に戻り、ポンプ５が作動することによって再びインキパン１０１に供給される。このようにして、インキ２はインキタンク３とインキパン１０１との間を循環している。

インキパン１０１には、インキ供給ロール１０２の一部が浸されている。このインキ供給ロール１０２は、図示しない駆動装置によって、版胴１０３と密着しながら互いに異なる向きに回転する。版胴１０３には、圧胴１０４により印刷対象物（図示しない）が搬送される。そして、シート状の印刷対象物が版胴１０３と圧胴１０４との間を通過することにより、版胴１０３と圧胴１０４とにより挟圧されて印刷対象物に印圧が加えられる。これにより、版胴１０３の版面に供給されたインキ２が印刷対象物の印刷面に転移して、グラビア印刷が行われる。

インキ２は、グラビア印刷用のものであり、主として顔料に、樹脂や後述する希釈用の溶剤１９（溶液に相当）を混ぜ合わせたものである。顔料としては、例えば黒色のカーボンブラック、白色の酸化チタンなど種々のものが用いられる。インキタンク３は、例えば円筒状の容器である。このインキタンク３には、印刷を行うために必要な充分な量のインキ２が貯留されている。

循環経路４は、円管状であり、例えばフッ素樹脂からなる。ポンプ５は、循環経路４においてインキ２を循環して流れさせるためのものであり、後述のエア供給源２１からエア供給路２２を介して、圧縮されたエアが供給されることによって駆動する。供給部６は、インキパン１０１にインキ２を供給するためのものである。

本実施形態では、インキタンク３からインキパン１０１までの循環経路４の途中に、測定経路７が設けられている。この測定経路７は、インキタンク３側の循環経路４からインキ２を流入させ、インキ２の粘度を測定するためのものであり、図２に示すように傾斜した形状をしている。なお、測定経路７は、循環経路４と同様に、円管状であり、例えばフッ素樹脂からなる。

更に、インキタンク３からインキパン１０１までの循環経路４の途中に、インキタンク３側の循環経路４から分岐して測定経路７とインキ２が並流するためのバイパス経路８が設けられている。このバイパス経路８には、インキ供給装置１の作動中、定常的にインキ２が流れるようになっている。なお、これら測定経路７及びバイパス経路８では、ポンプ５が作動することによって、下部から上部に向かってインキ２が流れる。

また、測定経路７の下端部７ｂに対向する位置に、測定センサ９（測定手段に相当）が配設される（図１参照）。この測定センサ９は、後述の測定球１５が測定経路７内を落下移動する時間を測定するためのものである。測定センサ９は、この測定結果を制御装置１０へ送信する。

制御装置１０（制御手段に相当）は、ＣＰＵを主体として構成され、後述する粘度制御処理を実行してインキ２の粘度制御を行うためのものである（図４参照）。制御装置１０には、インキ２の粘度が表示される表示部１１、図示しないメモリなどが備えられている。制御装置１０は、上記測定センサ９、後述の三方向電磁弁１２に電気的に接続されている。

測定経路７には、インキ２の流入側にインキ停止用作動弁１３が配設されていると共に、インキ２の排出側に逆止弁１４が配設されている。この逆止弁１４により、測定経路７内では、インキ２が一方向（下端部７ｂから上端部７ａの方向）に流れるようになっている。また、測定経路７には、球状の測定球１５（測定部材に相当）が往復移動可能に設けられている。測定球１５は、例えばステンレスからなる。測定球１５の比重は、インキ２の比重よりも大きいものとなっている。また、本実施形態では、測定経路７が傾斜した形状になっているので、測定球１５が横方向にぶれることなく測定経路７内を落下移動することが可能となっている。

バイパス経路８には、逆止弁１６が配設され、この逆止弁１６により、バイパス経路８内ではインキ２が一方向に流れるようになっている。また、バイパス経路８は、溶剤供給経路１７を介して溶剤タンク１８に接続されている。溶剤タンク１８には、希釈用の溶剤１９が貯留されている。溶剤タンク１８は、例えば容量が１０Ｌの密閉可能な樹脂製の容器であり、図２及び図３に示すように、インキ供給装置１の上部に配設される。この溶剤タンク１８から溶剤供給経路１７を介してバイパス経路８へ溶剤１９が供給される。また、溶剤供給経路１７の途中には、溶剤１９の供給量を調節するための溶剤供給用作動弁２０が設けられている。

インキ停止用作動弁１３、及び溶剤供給用作動弁２０は、エア作動式のものであり、電磁弁１２を介してエア供給源２１に接続されている。制御装置１０は、電磁弁１２を開閉制御することで、エア供給路２２を介して、インキ停止用作動弁１３及び溶剤供給用作動弁２０に圧縮されたエアを供給する。これにより、制御装置１０は、インキ停止用作動弁１３を開閉制御して測定経路７におけるインキ２の流れを制御するとともに、溶剤供給用作動弁２０を開閉制御して溶剤１９の供給量を制御する。

次に、本実施形態のインキ供給装置１による粘度制御処理の流れを図４のフローチャートを参照して説明する。ただし、このフローチャートは一例であり、これに限定されるものではない。また、この粘度制御処理は、インキ供給装置１に電源が投入された後、所定時間毎に繰り返し行われるものとする。

インキ供給装置１に電源が投入されると、ポンプ５が作動開始し、インキタンク３からインキパン１０１へのインキ２の供給が開始する。制御装置１０は、図４に示す粘度制御処理を開始する。この粘度制御処理において、制御装置１０は、まず測定経路７におけるインキ２の流れを停止させる（ステップＳ１、以下ステップを省略する）。具体的には、制御装置１０は、電磁弁１２に制御信号を送ることにより、エア供給源２１からエア供給路２２を介して圧縮されたエアをインキ停止用作動弁１３に供給する。これにより、インキ停止用作動弁１３が閉弁し、測定経路７におけるインキ２の流れが停止する。

インキ２の流れが停止すると、ポンプ５の動力により測定経路７の上端部７ａに移動していた測定球１５が落下移動し始め（図１矢印Ａ参照）、測定経路７の下端部７ｂまで落下移動する。測定センサ９は、測定球１５が上端部７ａから落下開始したとき（具体的には、制御装置１０がインキ２の流れを停止させるための前記制御信号を電磁弁１２に送信したとき）から、測定球１５が落下移動して下端部７ｂに到達するまで（具体的には、測定球１５が下端部７ｂに到達したことを測定センサ９が検知するまで）の落下移動時間を測定する（Ｓ２）。本実施形態では、測定経路７の上端部７ａから下端部７ｂまでを測定のための所定区間としている。なお、この測定のための所定区間の範囲は、適宜変更可能とする。

制御装置１０は、測定センサ９により測定された落下移動時間に基づいて、インキ２の粘度を算出する（Ｓ３）。この落下移動時間とインキ２の粘度には一定の関係があり、粘度が大きければ落下移動時間が長くなり、粘度が小さければ落下移動時間が短くなる。制御装置１０のメモリには、予め測定球１５の落下移動時間とインキ２の粘度との関係を示すデータが保存されているものとする。

この後、制御装置１０は、測定経路７におけるインキ２の流れを再開させる（Ｓ４）。具体的には、制御装置１０は、電磁弁１２に制御信号を送ることにより、エア供給源２１からインキ停止用作動弁１３へのエアの供給を停止させる。これにより、インキ停止用作動弁１３が開弁し、再び測定経路７にインキ２が流れるようになる。なお、測定経路７にインキ２が流れるようになってから、所定時間が経過すると、インキ２の運搬作用によって測定球１５が下端部７ｂから上端部７ａまで上昇移動する（図１矢印Ｂ参照）。

次に、制御装置１０は、Ｓ３において算出したインキ２の粘度が所定の閾値以上か否かを判定する（Ｓ５）。制御装置１０は、インキ２の粘度が閾値以上の場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、溶剤タンク１８から溶剤１９を供給して所定の粘度になるように調節する（Ｓ６）。具体的には、制御装置１０は、電磁弁１２に制御信号を送ることにより、エア供給源２１からエア供給路２２を介して、溶剤供給用作動弁２０へエアを必要に応じた時間だけ供給する。これにより、溶剤供給用作動弁２０が必要に応じた時間だけ開弁し、溶剤タンク１８から溶剤供給経路１７を介してバイパス経路８へ適量の溶剤１９が供給される。なお、インキの粘度が閾値未満の場合は（Ｓ５：Ｎｏ）、Ｓ１に戻り、以下、Ｓ１〜Ｓ５が所定時間毎に繰り返し継続して行われる。このようにして、インキ供給装置１から印刷機１００のインキパン１０１に供給されるインキ２の粘度が所定の値に調節される。

以上説明したように本実施形態のインキ供給装置１は、インキ２の貯留されたインキタンク３と、インキタンク３からインキ２の一部を供給するための供給部６と、インキ２を循環させるためのポンプ５と、インキ２が循環する循環経路４とを有する。そして、循環経路４に設けられた測定経路７と、循環経路４の一部から分岐してインキ２が並流するためのバイパス経路８と、測定経路７内に移動可能に設けられたインキ２よりも比重が大きい測定球１５と、測定球１５が測定経路７内を落下移動する落下移動時間を測定する測定センサ９と、測定センサ９の測定結果に基づいて測定経路７内を流れるインキ２の粘度を算出してインキ２の粘度を制御する制御装置１０とを備える。測定センサ９は、測定経路７におけるインキ２の流れが停止した間に、測定球１５が測定経路７内を落下移動する落下移動時間を測定することを特徴とする。

この構成によれば、インキ２が循環する循環経路４に測定経路７を設け、この測定経路７において、インキ２の流れが停止した間に測定球１５が落下移動する時間を測定センサ９により測定することによって、インキ２の粘度と落下移動時間との関係からインキ２の粘度を正確に検出することができる。また、バイパス経路８を設けることにより、測定経路７においてインキ２の流れが停止した間でも、インキタンク３のインキ２を供給部６から定常的に供給することができる。

このように、インキタンク３と供給部６との間の循環経路４に、測定経路７とバイパス経路８を設けるという簡易な装置によって、所望の粘度のインキ２を安定して供給することができる。また、複雑な制御システムを必要としないので、インキ２の粘度をコストを抑えながら制御することができる。

また、制御装置１０は、インキ２に溶剤１９を供給することによりインキ２の粘度を制御することを特徴とする。この構成によれば、インキ２の成分である溶剤１９が揮発するなどしてインキ２の粘度が大きくなった場合に、直ちに適量の溶剤１９を供給することにより、インキ２の粘度を迅速に調節することが可能となる。

また、制御装置１０は、測定経路７に設けられたインキ停止用作動弁１３を制御することにより、測定経路７におけるインキ２の流れを停止させ、測定センサ９は、このインキ２の流れが停止した間に測定球１５が測定経路７内の所定区間を落下移動する時間を測定することを特徴とする。この構成によれば、制御装置１０が電気信号を送信することにより、インキ停止用作動弁１３を自動的に且つ必要に応じて開閉制御して、測定経路７におけるインキ２の流れを停止させることが可能である。これにより、測定経路７におけるインキ２の粘度測定を自動制御によりスムーズに実行することができる。

また、溶剤１９を溶剤タンク１８から供給するための溶剤供給経路１７に溶剤供給用作動弁２０を設け、制御装置１０は、溶剤供給用作動弁２０を制御して溶剤１９の供給量を制御することによりインキ２の粘度を制御することを特徴とする。この構成によれば、制御装置１０により溶剤供給用作動弁２０の開度を高い精度で制御することで、インキ２の粘度を調節するために供給する溶剤１９の量を微調節することができ、所定の粘度のインキ２を確実に供給することができる。

また、測定経路７を流れるインキ２は、ポンプ５の動作により測定経路７の下部から上部に向かって流れ、測定球１５は、測定経路７内のインキ２の流れが停止すると、測定経路７内における所定区間である上端部７ａから下端部７ｂまで落下移動し、測定経路７内のインキ２の流れが再開すると、下端部７ｂから上端部７ａまで上昇移動することを特徴とする。この構成によれば、測定球１５が測定経路７の上端部７ａと下端部７ｂとの間において往復移動を繰り返すことにより、インキ２の粘度測定を繰り返して行うことが可能となる。

また、制御装置１０は、所定時間毎に測定経路７におけるインキ２の流れを停止させ、測定センサ９は、所定時間毎に測定球１５が測定経路７内の所定区間を落下移動する時間を測定することによりインキ２の粘度を測定することを特徴とする。この構成によれば、測定センサ９により所定時間毎にインキ２の粘度を測定することによって、所定の粘度のインキ２を継続的に供給することができる。

また、測定球１５は球状であり、測定経路７は傾斜した形状であることを特徴とする。この構成によれば、測定球１５が球状であることにより、円菅状の測定経路７内において、インキ２中を移動することに伴う測定球１５への抵抗力を減らすことができる。更に、測定経路７が傾斜した形状になっているので、測定球１５が横方向にぶれることなく、測定経路７内を滑らかに落下移動することが可能である。このため、測定球１５の落下移動時間を高い精度で測定することができる。これにより、インキ２の粘度測定を高い精度で行うことができる。

また、インキ２の粘度の値を表示する表示部１１を備えていることを特徴とする。この構成によれば、作業者が容易に現在のインキ２の粘度の値を把握することができる。そして、インキ２の粘度の値が異常な値である場合には、不具合がないかどうかを確認するなど早急に対処することができる。

また、エア供給源２１と、エア供給源２１からエアを測定経路７及び溶液供給経路１６に設けられたインキ停止用作動弁１３及び溶剤供給用作動弁２０に供給するエア供給路２２と、エア供給路２２に設けられた電磁弁１２とを備え、制御装置１０は、電磁弁１２を制御することにより、エア供給源２１からエアをインキ停止用作動弁１３及び溶剤供給用作動弁２０に供給することでインキ停止用作動弁１３及び溶剤供給用作動弁２０を開閉制御することを特徴とする。この構成によれば、エア作動式のインキ停止用作動弁１３及び溶剤供給用作動弁２０と電磁弁１２とを併用することによって、インキ停止用作動弁１３及び溶剤供給用作動弁２０の代わりに電磁弁１２だけで制御する場合に比べて、消費電力を抑えることができるとともに、電気的構成を簡易にすることができる。また、エア作動式の弁は、供給されるエア圧力を変更させることにより、出力を変更させることができ、任意の制御を実行可能である。

本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変形または拡張を施すことができる。上記実施形態では、本発明の粘性流体供給装置をインキ供給装置１に適用した場合について説明したが、これに限られず、例えば塗装ガンにも適用することができる。また、粘性流体は、インキ２に限られず、例えば接着剤でもよく、この場合、本発明の粘性流体供給装置を接着剤供給装置に適用可能である。

１ インキ供給装置（粘性流体供給装置）
２ インキ（粘性流体）
３ インキタンク（タンク）
４ 循環経路
５ ポンプ
６ 供給部（部分供給手段）
７ 測定経路
７ａ 上端部
７ｂ 下端部
８ バイパス経路
９ 測定センサ（測定手段）
１０ 制御装置（制御手段、算出手段）
１１ 表示部
１２ 電磁弁
１３ インキ停止用作動弁（開閉弁）
１５ 測定球（測定部材）
１７ 溶剤供給経路（溶液供給経路）
１８ 溶剤タンク（溶液タンク）
１９ 溶剤（溶液）
２０ 溶剤供給用作動弁（開閉弁）
２１ エア供給源
２２ エア供給路

Claims (10)

1. 粘性流体の貯留されたタンクと、前記タンクから前記粘性流体の一部を供給するための部分供給手段と、前記粘性流体を循環させるためのポンプと、前記粘性流体が循環する循環経路とを有する粘性流体供給装置であって、
   前記循環経路に設けられた測定経路と、
   前記循環経路の一部から分岐して前記粘性流体が並流するためのバイパス経路と、
   前記測定経路内に移動可能に設けられた前記粘性流体よりも比重が大きい測定部材と、
   前記測定部材が前記測定経路内を落下移動する落下移動時間を測定する測定手段と、
   前記測定手段の測定結果に基づいて前記測定経路内を流れる前記粘性流体の粘度を算出して前記粘性流体の粘度を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記測定手段は、前記測定経路における前記粘性流体の流れが停止した間に、前記測定部材が前記測定経路内を落下移動する落下移動時間を測定することを特徴とする粘性流体供給装置。
2. 前記制御手段は、前記粘性流体に希釈用の溶液を供給することにより前記粘性流体の粘度を制御することを特徴とする請求項１に記載の粘性流体供給装置。
3. 前記制御手段は、前記測定経路に設けられた開閉弁を制御することにより、前記測定経路における前記粘性流体の流れを停止させ、
   前記測定手段は、前記粘性流体の流れが停止した間に前記測定部材が前記測定経路内の所定区間を落下移動する時間を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の粘性流体供給装置。
4. 前記溶液を溶液タンクから供給するための溶液供給経路に開閉弁を設け、
   前記制御手段は、前記開閉弁を制御して前記溶液の供給量を制御することにより前記粘性流体の前記粘度を制御することを特徴とする請求項２または３に記載の粘性流体供給装置。
5. 前記測定経路を流れる前記粘性流体は、前記ポンプの動作により前記測定経路の下部から上部に向かって流れ、
   前記測定部材は、前記測定経路内の前記粘性流体の流れが停止すると、前記測定経路内における前記所定区間である上端部から下端部まで落下移動し、前記測定経路内の前記粘性流体の流れが再開すると、前記下端部から前記上端部まで上昇移動することを特徴とする請求項３または４に記載の粘性流体供給装置。
6. 前記制御手段は、所定時間毎に前記測定経路における前記粘性流体の流れを停止させ、
   前記測定手段は、前記所定時間毎に前記測定部材が前記測定経路内の前記所定区間を落下移動する時間を測定することにより前記粘性流体の粘度を測定することを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の粘性流体供給装置。
7. 前記測定部材は球状であり、
   前記測定経路は傾斜した形状であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の粘性流体供給装置。
8. 前記粘性流体の前記粘度の値を表示する表示部を備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の粘性流体供給装置。
9. エア供給源と、
   前記エア供給源からエアを前記測定経路及び前記溶液供給経路に設けられた前記開閉弁に供給するエア供給路と、
   前記エア供給路に設けられた電磁弁と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記電磁弁を制御することにより、前記エア供給源から前記エアを前記開閉弁に供給することで当該開閉弁を開閉制御することを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の粘性流体供給装置。
10. 前記粘性流体は、印刷用のインキまたは接着剤であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の粘性流体供給装置。

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