JP2017132038A - ナンバリング印刷機 - Google Patents

Abstract

【課題】 字輪を嵌合する固定軸や字輪を拘束するロックポールの磨滅損耗に起因する字輪転換不良による印刷障害を大幅に抑制可能なナンバリング印刷機を提供する。【解決手段】 フレームに止着された中空体の固定軸と、固定軸の表面へ複数並列して嵌合された円筒体の外周面に活字が彫刻された字輪とを有するナンバリング印刷機において、固定軸は固定子に複数の巻線を有する電磁コイルを嵌装し、固定軸の表面へ一部又は全部に永久磁石を備えた字輪を配し、電磁コイルに連接し通電させる電源装置と、電源装置に連接され電源装置の電流を制御する電流制御装置を備えている。電磁コイルは通電により励磁し、磁極変化することで前記字輪と吸着し、字輪転換を行う。【選択図】 図１

Description

本発明は、起磁力を利用してナンバリング字輪を駆動する励磁駆動機構を有し、被印刷体に記番号印刷を行うナンバリング印刷機に関するものである。

銀行券をはじめ商品券などにおいて、被印刷体（例えば、紙面）の所定位置に固有の記番号が印刷される。この記番号は所定桁数の数列、又は数列とアルファベットなどの記号を組み合わせて印刷される。そして、記番号を印刷する字輪は円筒体の表面に累進数字及び／又は記号を彫刻したリング状の複数の字輪を同心軸に必要桁数分並設した態様であり、例えば、印刷機の回転軸上に取り付け、この回転軸が１回転するごとに所定の字輪が次数字又は記号に繰り上がることにより、１枚ごとに異なる連続した記番号を有する印刷製品が生産される。

一般にナンバリング印刷機における字輪駆動部は、図８に示すように円柱状の軸（１）と、軸（１）に嵌合し必要桁数分並列して構成された円筒体の表面に数字や文字などの活字が彫刻された字輪（２）と、字輪側面に付随する歯車（３）と、歯車（３）と噛合し動力を伝達する駆動部のギヤ（図示せず）と、歯車を固定するロックポール（４）とから構成され、駆動部のギヤを駆動する駆動モータ（図示せず）、その駆動モータを制御する制御装置（図示せず）を連接している。

汎用技術として、番号器胴軸と同心的にリング状の固定歯車を設け、この固定歯車に番号器胴軸と一体回転するよう取り付けられた番号器の字輪軸の軸端の番号器駆動歯車を直接又は間接に噛合させて番号器胴軸の回転により字輪軸が常時回転するよう構成し、字輪の活字面変更により印刷に供される活字面が選択されたときロックポールで字輪を拘束して印刷するようにしたものを本出願人は提案している（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記すナンバリング印刷機は、継続してナンバリング印刷を実施すると、印刷機用番号器の軸と字輪との間の接触箇所において、転換による摩擦熱により少なからず磨滅損耗する。また、字輪を拘束するためのロックポールの先端部についても金属疲労により部分折損するなど、経年劣化による故障の発生が完全には抑制できない。さらに、字輪側面へのインキの流れ込みや塵埃の堆積により、正確な字輪転換を阻害している現状がある。

これらのトラブルにより字輪の転換不良が生じた場合、印刷した記番号位置が上下にばらつく「字並び不良」と称する印刷障害、所定番号に転換されず同じ番号が印刷される「八重番」と称する印刷障害、また、字輪が半分しか転換されない「半返り」と称する印刷障害などの不具合を生じさせる。上述した印刷障害を未然に抑制するため、これまでオペレータは印刷機用番号器自体の分解洗浄や定期的な部品交換を余儀なくされ、印刷効率を著しく低下させていた。

また、軸の摩滅損耗を改善するため、印刷機用番号器において軸の表面に各字輪との嵌合箇所へ潤滑油を滞留させるための油溝を設けたものを本出願人は提案している（特許文献２参照）。特許文献２では、軸が十分な潤滑油を滞留できる形状であり、適度な界面潤滑が実現できることから、優れた耐摩耗性を有することになり、オイル含有メタルを用いた従来の印刷機用番号器の軸に見られる印刷障害を回避することができる。

特開２００６−２２４５１９号公報 特開２００７−０４４９３２号公報

特許文献２に記載された技術を用いても、機械式の字輪転換機構においては部材への給油が必須であり、余剰油が飛散して被印刷体などに付着する不具合は皆無となり得ない。さらに、軸の磨滅損耗以外の前述したトラブルへの解決策を示すものではない。加えて、機械式の字輪転換機構においては駆動モータが発熱するため、活字面でインキが乾燥してしまう問題もある。

また、近年、枚葉紙約１０，０００枚／時間以上の高速印刷が求められているほか、チェックデジットのように高速に字輪転換を必要とするナンバリング印刷も多分に需要があるが、現状、機械式の字輪転換機構の高速化を検討するには機構上の限界がある。

本発明の目的は、字輪転換に歯車を用いることなく、起磁力を利用した励磁駆動機構により高速印刷に対応するとともに精緻かつ確実な字輪転換を実現するナンバリング印刷機を提供するものである。

前述の目的を達成するために、本発明のナンバリング印刷機は、フレームに止着された中空体の固定軸と、固定軸の表面へ複数並列して嵌合された円筒体の外周面に活字が彫刻された字輪とを有するナンバリング印刷機において、固定軸は固定子に複数の巻線を有する電磁コイルを嵌装し、固定軸の表面へ一部又は全部に永久磁石を備えた字輪を配し、電磁コイルに連接し通電させる電源装置と、電源装置に連接され電源装置の電流を制御する電流制御装置を備えている。

また、本発明におけるナンバリング印刷機の固定軸は、電磁コイルが放射状に複数配されている。

また、本発明のナンバリング印刷機の電磁コイルは、電源装置からの通電により励磁し、磁極変化することで前記字輪と吸着する構成としている。

また、本発明のナンバリング印刷機の字輪は、字輪側面の一部又は全部に高透磁性材料を用いている。

さらに、本発明のナンバリング印刷機の固定軸は、外周面へ字輪を拘束する任意に突出及び／又は格納できる突起状の固定ピンを有する字輪固定仕組を備え、字輪固定仕組に連接され固定ピンの動作を制御する固定ピン制御装置を備えている。

本発明は、固定軸とその表面に存する字輪が機械的に接しない構造であることから、従前のように固定軸の磨滅損耗に起因する字輪転換不良による印刷障害を大幅に抑制できる。また、潤滑油を使用しなくて済むことから潤滑油の飛散が皆無となり、これに係る被印刷体への印刷障害を抑止することができる。加えて、駆動モータによる発熱の影響を受けないため、活字面におけるインキの乾燥が抑制でき、インキ転移への悪影響の一部を除することができる。

また、起磁力を利用して字輪を駆動する機構であることから、従前の字輪転換機構では必須であった歯車やロックポールが不要となり、経年劣化による部品の磨滅損耗を考慮しなくて済むことから、字輪の分解清掃や部品交換といったオペレータの作業負荷が大幅に軽減できる。

さらに、起磁力にて字輪転換を実現することから応答性に富み、従前の機械式の字輪転換機構を超えた高速印刷に対応でき、チェックデジットのように連続しない記番号の印刷にも有用である。

本発明のナンバリング印刷機における番号器の構成を示す概略図である。 本発明の固定軸の一例を示す概略図である。 本発明の字輪の一例を示す概略図である。 本発明の字輪の一例を示す概略図である。 本発明の字輪の構成を示す矢視図である。 本発明における字輪駆動を説明する模式図である。 本発明における字輪の固定仕組を説明する模式図である。 一般的なナンバリング印刷機における字輪駆動部の概略図である。

本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。しかしながら、本願発明は以下に述べる実施するための形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載における技術的思想の範囲内であれば、その他いろいろな形態がある。

図８に示すように一般的なナンバリング印刷機の字輪駆動部において、字輪（２）は固定軸（１）の表面に存し、側面に歯車（３）が配された態様であり、図示しない駆動用ギヤと噛合することで動力が伝達され、字輪（２）が転換する機構である。また、活字面（５）を所定箇所へ確実に固定するため、歯車（３）の近傍に配したロックポール（４）にて歯車（３）を係止している。ここで、字輪（２）の転換は機械式の駆動仕組によって行われる。なお、図８（ａ）は字輪駆動部における断面概略の一例、図８（ｂ）は字輪概略の一例をそれぞれ示している。

他方、本発明のナンバリング印刷機における番号器は図１に示すように、フレーム（図示せず）に止着された純鉄、鋼又は鋳鉄製の中空体の固定軸（１）の表面に、複数の活字面（５）を有する一部又は全部が永久磁石から成る字輪（２）が複数配される態様である。

固定軸（１）はその表層付近に並列接続した複数の電磁コイル（６）を嵌装している。電磁コイル（６）は固定子に複数の巻線を有する態様である。それらの電磁コイル（６）はそれぞれ単独の電源装置（７）に接続され、電源装置（７）からの通電にて起磁力を得る。電源装置（７）は電流制御装置（８）に接続されており、通電する電流を任意に変更させることが可能である。

なお、図１では電磁コイル（６）を１２個配しているが、この数に限らず、活字面（５）の個数に合わせて任意に構成することができる。例えば、活字面（５）がＮ（Ｎは１以上の整数）個であれば、配される電磁コイル（６）はＮ個となる。また、活字面（５）については必ずしも永久磁石である必要はなく、純鉄、鋼、鋳物又は樹脂などいずれの材質であっても構わず、字輪（２）への確実な接合がなされているものであればその材質は限定しない。

図２は固定軸の一例を示す概略図であり、図２（ａ）は固定軸の断面態様、図２（ｂ）は固定軸の概観態様をそれぞれ示している。固定軸（１）の表層付近には複数の電磁コイル（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ・・・）がそれぞれ放射状かつ等間隔に嵌装されている。ここで、電磁コイル（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ・・・）は必ずしも等間隔に配する必要は無く、所望するナンバリングに応じて任意に設計することができる。また、固定軸（１）に嵌装された電磁コイル（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ・・・）は大きな磁束密度を得るために表層付近に配しているが、固定軸（１）のいかなる箇所にあっても構わない。

図３及び図４は字輪の一例を示す概略図であり、字輪（２）はその一部又は全部が永久磁石にて構成されており全て同磁極となっている。ここで、字輪（２）をＮ極に設計してもＳ極に設計しても構わない。また、各字輪（２）は個別に駆動するため、隣り合う字輪（２）に存する永久磁石の磁極はそれぞれ異なっていても構わない。

また、図４に示すように字輪（２）の側面に字輪周辺にて発生する磁束の影響、単に円周方向に作用するだけでなく軸方向にも作用する磁束の影響を回避するためのシールド（９）を付設した態様とする場合もある。このシールド（９）はパーマロイ、ケイ素鋼など高透磁性材料を用いるが、磁気遮蔽効果に優れる材料であればその材質は限定されない。また、図４においてシールド（９）は字輪の側面の一部に配した態様としているが、当然、全面であってもよいし、散在領域であっても構わない。また、シールド（９）は、字輪の側面に付設した構成としているが、近傍に配され一定の磁気遮蔽効果が得られれば足り、必ずしも接している必要はない。

図５は字輪の構成を示す矢視図であり、固定軸（１）と字輪（２）を分離した態様を示すものである。固定軸（１）は、複数の電磁コイル（６）を有する領域と電磁コイル（６）を有しない領域が交互に存し、電磁コイル（６）を有した固定軸（１）の表面に字輪（２）の一つが嵌合する。ここで、固定軸（１）と字輪（２）は密接していることはなく僅かに隙間を有している。また、複数の電磁コイル（６）を有する領域は字輪（２）の桁数に対応して配される。さらに、電磁コイル（６）はそれぞれ電源装置（７）に連接されている。

図６は字輪駆動を説明する模式図であり、図６（ａ）は駆動前の字輪状態、また図６（ｂ）は１ステップ駆動後の字輪状態をそれぞれ示す。図６（ａ）に示すように、固定軸（１）に存するそれぞれの電磁コイルは、連接した電源装置（７）からの電流により固定子の近傍に配された巻線に通流し励磁することで、それぞれ磁極を有する態様となる。ここで、隣り合う電磁コイルの磁極は電流制御装置（８）にて同磁極及び／又は異磁極となるように設計している。また、固定軸（１）の表面に配した字輪（２）は一部又は全部に永久磁石を配した構成としており、同磁極に設計されている。図６ではＮ極としているがＳ極に設計する場合もある。

同磁極（ここではＮ極）の永久磁石を有する字輪（２）は、対向位置に配される電磁コイルが励磁により同磁極（Ｎ極）となった際、離れ合おうとする反発力により移動する。また、字輪（２）に対向する電磁コイルが異磁極（Ｓ極）となった際、引き合おうとする引力が生じることで字輪（２）が係止する。この時、一つの電磁コイルの両隣に配される電磁コイルの磁極が経時段階的に磁極変化することから字輪（２）の転換方向が一方向に限定される。これら反発力と引力が全ての字輪（２）と電磁コイルの間で生じ、所望する活字面（５）の位置にて固定される。１ステップ転換後の字輪態様を図６（ｂ）に示す。

固定軸（１）に存する電磁コイルに連接された電源装置（７）、また、電源装置（７）を制御する電流制御装置（８）において、通流方向と通電／遮電が制御でき、加えて、偶力を用いることで字輪（２）の転換を自在に操作することができる。さらに、巻線の構成を変え電流比率を細かく変えればバーニア駆動を実現でき、より細かなステップ転換を得ることができる。なお、図６では字輪をＮ極の永久磁石としているが、例えばＳ極を用いた場合、先述した説明と逆の手順となる。

また、図７は字輪の固定仕組を説明する模式図であり、固定軸表面への字輪の固定をより強固なものとする固定ピン（１０）による固定仕組の態様を示す。固定軸（１）は外周面へ任意に突出及び／又は格納できる突起状の固定ピン（１０）を有しており、固定ピン（１０）に連接した固定ピン制御装置（１１）からの指示により、字輪（２）に配した溝（図示せず）へ固定ピン（１０）を嵌挿させる。ここで、固定ピン（１０）は電磁コイル（６）との接触を防ぐためＵ字型形状が望ましいがこれに限定されるものではない。また、固定ピン（１０）をクラウン形状とする場合もあり、この場合、正規位置よりずれて固定ピン（１０）が突出した場合であっても、滑り作用によって字輪（２）に配した溝（図示せず）へ確実に嵌挿することができる。

以下、本発明のナンバリング印刷機を用いた記番号印刷（ナンバリング）について説明する。本実施例では字輪の側面に配するシールドとして５０％パーマロイを用いた。また、永久磁石は３ΜΩｍ以上の電気抵抗率を有する材料にて成形した。まず、字輪に存する永久磁石と対向して配される電磁コイルが異磁極になるように電流制御装置からの指示により電源装置から所定の電流を供給させ字輪転換を実現した。

電源装置からの通電により励磁した電磁コイルはそれぞれの磁極を有する。そして、字輪に存する永久磁石の磁力に対し磁界が発生することから磁力作用にて字輪が所定の位置へ転換するとともに任意の位置にて字輪が拘束され、印刷に供せられる活字面を不動状態に保持する。そこに印刷機のフィーダ部から枚葉紙１枚を供給し、活字面へインキを着肉させ印刷点にて所望する記番号印刷、ナンバリングを行った。次に再び供給される枚葉紙が所定位置に搬送されるまでに次の字輪転換のための通電が電流制御装置から行われ、字輪を転換させ、再びナンバリングが行われた。こうして逐一選択される活字面により圧胴シリンダ上にある用紙へ所定の記番号印刷が行われた。この動作を繰り返し、累進記番号を有する印刷製品を連続して生産することができた。

生産した製品を観察したところ、先述した印刷障害の発生は無かった。なお、このとき生産した製品を評価し、時に駆動を停止させる公知の品質検査装置を連接させており、印刷障害があれば印刷機への停止指令を出すことにしていたが得られた製品は全て基準を充足するものであり、印刷機を停止することはなかった。

また、電流制御装置への指示内容を任意に入力することで、自在な磁極変化を実現しており、時に同じ記番号を有するナンバリング、降順記番号のナンバリング等を実現することも可能であった。加えて、変則的なナンバリングを高速に行うことでチェックデジットの印刷も可能であった。なお、本実施例では固定ピンを突出させて字輪を固定させる方法について記載していないが、後に確認しており充足する結果を得ている。実施の態様はほぼ同様であるので、ここではその説明を省略する。

前述した実施例に基づいたナンバリングを行った結果、長期間において連続的に品質の良い記番号印刷製品を得ることができた。また、固定軸の摩滅損耗が大幅に抑制されたことにより、これまでオペレータにとって頻繁に実施していた字輪の分解洗浄や交換といった作業負荷を大幅に軽減することができた。その他、字輪駆動に関連する全ての不具合が解消できた。

１ 固定軸
２ 字輪
３ 歯車
４ ロックポール
５ 活字面
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ・・・ 電磁コイル
７ 電源装置
８ 電流制御装置
９ シールド
１０ 固定ピン
１１ 固定ピン制御装置

Claims (5)

1. フレームに止着された中空体の固定軸と、前記固定軸の表面へ複数並列して嵌合された円筒体の外周面に活字が彫刻された字輪とを有するナンバリング印刷機において、前記固定軸は固定子に複数の巻線を有する電磁コイルを嵌装し、前記固定軸の表面へ一部又は全部に永久磁石を備えた前記字輪を配し、前記電磁コイルに連接し通電させる電源装置と、前記電源装置に連接され前記電源装置の電流を制御する電流制御装置を備えていることを特徴とするナンバリング印刷機。
2. 前記固定軸は、前記電磁コイルが放射状に複数配されていることを特徴とする請求項１記載のナンバリング印刷機。
3. 前記電磁コイルは、前記電源装置からの通電により励磁し、磁極変化することで前記字輪と吸着する構成としたことを特徴とする請求項１又は２記載のナンバリング印刷機。
4. 前記字輪は、字輪側面の一部又は全部に高透磁性材料を用いたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のナンバリング印刷機。
5. 前記固定軸は、外周面へ前記字輪を拘束する任意に突出及び／又は格納できる突起状の固定ピンを有する字輪固定仕組を備え、前記字輪固定仕組に連接され前記固定ピンの動作を制御する固定ピン制御装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のナンバリング印刷機。

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