JP3737937B2 - 流体制御装置及び孔版印刷装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷インクなどの流体の流量を制御するための流体制御スクリーン及びこれを利用した孔版印刷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種印刷方法において、被印刷体へ供給され転移するインクの量を制御することは、得られる印刷物の濃度管理や汚れ防止などの点において極めて重要な要素であると考えられている。孔版印刷装置においては、インクの粘性、孔版原紙の製版開口、印刷圧力を主な調整項目として、前述したインクの転移量の制御を行なっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、孔版印刷装置において被印刷体に転移するインクの量を制御することは、実際には他の印刷方法に比べて困難であった。これは、被印刷体と孔版原紙が直接接触しており、さらに孔版印刷におけるインクの流路は孔版原紙の製版開口から版内部の貯留部まで連続しているなどの特徴に起因するものと考えられる。即ち、印刷時にインクを加圧して孔版原紙の製版開口からインクを流出させると、連続した流路を通じてインクの流出が続き、最適な流出量が得られた時点でインクの流れを停止させることが容易にはできないからである。
【０００４】
本発明は、簡単な構造乃至手順でインク等の流体の流量制御を行なうことができる流体制御装置及びこれを利用した孔版印刷装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された流体制御装置（孔版印刷装置３０）は、流体の流出量を制御するための流体制御装置において、
前記流体の流出路であって圧縮に伴う変形により閉塞される多数の開口（４）が形成された弾性材料からなるメッシュ状であり、平面状態で水平面（印刷第３４）上に載置されるスクリーン部材（１）と、
前記スクリーン部材の内面に設けられた流体と、
前記スクリーン部材の内面側に設けられて前記流体を封止するカバー部材（３２）と、
前記スクリーン部材の外面の全面にわたって所定の圧力を均一に加えるように前記カバー部材を押圧し、前記スクリーン部材の開口が前記弾性材料の変形によって閉塞されるように前記スクリーン部材に圧力を加える加圧手段 ( 押圧板３３）とを有している。
【０００６】
請求項２に記載された流体制御装置は、請求項１記載の流体制御装置において、前記スクリーン部材（１）が、メッシュ状に構成された芯材（２）と、前記芯材に設けられた前記弾性材料（３）から構成されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載された流体制御装置は、請求項２に記載の流体制御装置において、前記弾性材料（３）が、アスカーＣ硬度が３〜３０°の範囲内であるゲル状物質からなることを特徴としている。
【０００８】
請求項４に記載された孔版印刷装置（１０）は、自身の中心軸線の周りに回転するインク通過性の版胴（１１）と、前記版胴の内部に設けられて前記版胴の内周面にインクを供給するインク供給手段 (スキージローラ１３、ドクターローラ１４）と、前記版胴の外周面に取り付けられるとともに外面側には穿孔部 (穿孔画像１６）を有する孔版原紙（１７）が配置され、印刷時の圧縮に伴う変形により閉塞される多数の開口（４）が形成された弾性材料（３）からなるメッシュ状のスクリーン部材（１）と、前記版胴の近傍に設けられて印刷用紙（２０）を前記版胴の前記孔版原紙との間に挟持する対向部材（押圧ローラ１８）とを有している。
【０００９】
請求項５に記載された孔版印刷装置は、請求項４記載の孔版印刷装置（１）において、前記版胴（１１）がインク通過性の多数の孔（１２）を有しており、印刷時の圧縮により所定量のインクが印刷用紙（２０）に転移したあと、変形した前記スクリーン部材（１）の弾性材料（３）が前記孔と前記孔版原紙の穿孔部 (穿孔画像１６）を閉塞するように構成されたことを特徴としている。
【００１０】
請求項６に記載された孔版印刷装置（３０）は、外面側には穿孔部 (穿孔画像１６）を有する孔版原紙（１７）が配置され、印刷時の圧縮に伴う変形により閉塞される多数の開口（４）が形成された弾性材料（３）からなるメッシュ状のスクリーン部材（１）と、前記スクリーン部材の内面側に設けられたインク (含浸体３１）と、前記インクを封止するカバー部材（３２）と、前記カバー部材を介して前記インクと前記スクリーン部材に圧力を加える加圧手段 (押圧板３３）とを有している。
【００１１】
【本発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の第１の例を図１〜図５を参照して説明する。本例は、流体制御装置を応用した輪転式の孔版印刷装置に関する。この孔版印刷装置では、流体制御装置のスクリーン部材に開口しているインクの流路を遮断・開放することにより、その流量又は被印刷体への転移量を制御する。
【００１２】
図１は、流体制御装置の主要部材であるスクリーン部材１を示す平面図である。スクリーン部材１は、縦横に配されてメッシュ状に織製された芯材２と、芯材２の周りに設けられた弾性材料３からなる。芯材２の網の目は弾性材料３によってつぶれてはいない。即ち、芯材２の網の目に対応する部分に開口４が生じるような態様で、芯材２に弾性材料３が被着されており、スクリーン部材１は全体としてメッシュ状の外観を呈している。
【００１３】
芯材２は、ポリエステル、ナイロン等からなり、その外径は例えば３０〜３３μｍ程度とする。本例の弾性材料３はゲル状物質からなる。このゲル状物質は、特殊ポリマーの三次元網目構造がオイル成分を保持する非水系高分子ゲルである。非水系高分子ゲルとしては、例えば熱可塑性エラストマーにアスファルト系オイルを複合させた材料（商品名：ＭＮＣＳ：ムンスク（株）ブリジストン製）、可塑性エラストマーとしてポリエチレンを主成分とし、鉱物油を複合させた材料（商品名：コスモゲル（株）コスモ計器製）などがある。
【００１４】
さらに、本実施の形態にて採用するゲル状物質は、ＪＩＳ Ｋ６３０１（１９７５年制定）に規定されたスプリング式硬さ試験機Ｃ形（アスカーＣ）による測定硬度が３〜３０°の範囲内とされている。
【００１５】
ここで、ＪＩＳ Ｋ ６３０１（１９７５年制定）に規定された硬さ試験について説明する。前記規格は加硫ゴム物理試験方法に関する。同規格は、加硫ゴム物理試験方法の一つとして硬さ試験を規定している。
【００１６】
この硬さ試験に使用される器具の一つであるスプリング硬さ試験機のＣ形を、図２〜図４に示す。図２および図３に示すように、この試験機は筐体１００を有している。筐体１００の下面は、被測定物に押しつけられる加圧面１０１である。加圧面１０１の略中心部において、筐体１００には針孔１０２が貫通している。筐体１００の内部には押針１０３が設けられている。押針１０３の先端部は、前記加圧面１０１の針孔１０２を挿通して筐体１００の外に突出している。押針１０３の後端部は、筐体１００の内部に設けられたばね１０４に固定されている。
【００１７】
図４に示すように、押針１０３は断面円形の棒体であり、先端部は角度３５±０．２５°のテーパ面を有する円錐台状であり、その先端の直径は０．７９±０．０２ｍｍである。筐体１００の内部には押針１０３の軸方向の移動に連動して揺動する指針１０５が設けられている。筐体１００には前記指針１０５が指示する硬度の目盛りが記載された目盛盤１０６が設けられている。
【００１８】
測定時には、前記Ｃ形のスプリング硬さ試験機を垂直に保ち、押針１０３が被測定物の被測定面に垂直になるように加圧面１０１を５０００ｇｆ｛４９．０３Ｎ｝の荷重で圧着させる。加圧面１０１の針孔１０２から筐体１００の外に突出した押針１０３は、被測定面に突き当たって筐体１００内に押し戻される。押針１０３の移動量に対応して指針１０５が揺動し、硬度を示す目盛盤１０６上の数値を指し示す。
【００１９】
前記ばね１０４により前記押針１０３の先端に加わる荷重（ｇｆ（Ｎ））と、前記目盛盤１０６にて指示される硬度の目盛（度）と、前記加圧面１０１と前記押針１０３との距離（ｍｍ）との関係を示すグラフを図５に示す。
【００２０】
前記スクリーン部材１を一部品として有する本例の孔版印刷装置１０の構成を説明する。
図６に示すように、この孔版印刷装置１０は、自身の中心軸線の周りに回転するインク通過性の版胴１１を有している。本例の版胴１１がインク通過性であるとは、版胴１１の一部（イ）を図７中に拡大して示すように、版胴１１の周壁にインクが通過しうる多数の孔１２が形成されていることを意味する。版胴１１の周面の一部が印刷領域に設定されており、インクが通過する孔１２は当該部分のみに形成されている。版胴１１は全体として剛性を有している。図６に示すように、版胴１１の内部には、版胴１１の内周面にインクを供給するインク供給手段が設けられている。インク供給手段は、版胴１１の内面に接するスキージローラ１３と、スキージローラ１３に近接して設けられたドクターローラ１４と、スキージローラ１３とドクターローラ１４の間にインク１５を供給する図示しない供給管とを有する。
【００２１】
図６及び図７に示すように、版胴１１の外周面には、前記スクリーン部材１が巻装されており、周方向に移動しないように版胴１１に対して固定されている。このスクリーン部材１の外周面には、図７に示すように穿孔画像１６が形成された孔版原紙１７が巻き付けられている。孔版原紙１７はスクリーン部材１に対して周方向にずれないように固定される。
【００２２】
図６に示すように、版胴１１の下方には、版胴１１に対向する対向部材としての押圧ローラ１８が所定間隔をおいて版胴１１に隣接して設けられている。押圧ローラ１８の回転軸は、版胴１１の中心軸線と平行である。押圧ローラ１８は、回転可能かつ昇降可能である。
【００２３】
印刷動作を説明する。版胴１１と押圧ローラ１８の間に印刷用紙２０が適当なタイミングで供給された時、押圧ローラ１８が上昇して印刷用紙２０を版胴１１の孔版原紙１７に押し付ける。版胴１１と押圧ローラ１８の間に挟まれた印刷用紙２０は、版胴１１の回転駆動に伴って前方へ搬送される。その間に版胴１１内のインクは孔版原紙１７の穿孔画像１６を経て印刷用紙２０に転移し、画像を形成する。
【００２４】
上記印刷動作においてスクリーン部材１が発揮するインクの制御機能について説明する。
印刷時、印刷用紙２０は孔版原紙１７に向けて押圧される。換言すれば、印刷用紙２０は版胴１１と押圧ローラ１８の間に挟まれて所定の力で圧縮される。この作用により、図９に示すように版胴１１の外周面にあるスクリーン部材１は弾性的に押しつぶされる。
【００２５】
図１に示すスクリーン部材１の開口４内や、図７に示すスクリーン部材１と孔版原紙１７の間の空間には、インクが存在している。印刷時にスクリーン部材１が圧縮されると、スクリーン部材１の変形に伴ってこれらのインクが穿孔画像１６から孔版原紙１７の外に押し出される。そして、孔版原紙１７に接している印刷用紙２０に穿孔画像１６に対応した印刷画像を形成する。
【００２６】
図１を参照して先に説明したように、スクリーン部材１は格子状に並んだ多数の開口４を有している。印刷時にこのスクリーン部材１が厚さ方向について圧縮されると弾性材料３が面方向に膨張し、その結果図８に示すようにスクリーン部材１の開口４が閉塞される。
【００２７】
この時、図９に示すように、弾性変形した弾性材料３は、版胴１１の孔１２と孔版原紙１７の穿孔画像１６を閉塞している。
【００２８】
従って、所定の速度で行なわれた印刷動作に伴い、所定量のインクが印刷用紙２０に転移したところで、スクリーン部材１の開口４が閉塞されてインクの供給が断たれる。これによって、１回の印刷動作で印刷用紙２０に転移して画像を形成するインクの量が一定に制御される。従って、その１回の印刷動作における転移量をあらかじめ適切に定めておけば、常に適量のインクが過不足なく印刷に使用されて高い品質の印刷画像を得ることができる。
【００２９】
版胴１１の回転が進んで印刷用紙２０が先に送られると、スクリーン部材１の圧縮されていた部分が開放される。当該部分の弾性材料３は原形を回復し、開口４が連通し、孔版原紙１７の穿孔画像１６も開放される。スクリーン部材１の開口４、孔版原紙１７とスクリーン部材１の間の空間、孔版原紙１７の穿孔画像１６には、毛管現象により再びインクが供給される。
【００３０】
次に、図１０及び図１１を参照して本発明の実施の形態の第２の例を説明する。本例は流体制御装置を応用した平板式の孔版印刷装置３０に関する。第１の例と同様、この孔版印刷装置３０では、流体制御装置のスクリーン部材１に開口４しているインクの流路を遮断・開放することにより、その流量又は被印刷体への転移量を制御する。
【００３１】
図１０に示すように、この孔版印刷装置３０は、第１の例と同一構成のスクリーン部材１を有している。スクリーン部材１は、図示しない枠体などに張られて平面状態を維持している。スクリーン部材１の外面は、孔版原紙１７が取り付けられる印刷面である。内面は、インクを供給されるインク供給面である。このスクリーン部材１のインク供給面側にはインクが設けられている。液状のインクがスクリーン部材１のインク供給面及び開口４内に保持されていてもよいし、インクを含む含浸体がインク供給面に載置されていてもよい。本例ではインクを含む含浸体３１がインク供給面に設けられている。含浸体３１の上にはカバー部材３２が設けられている。カバー部材３２の周囲は、スクリーン部材１を保持している枠体に取り付けられている。従って、カバー部材３２は含浸体３１を枠体の内部に封止している。
【００３２】
この孔版印刷装置３０を用いて行なう印刷動作について説明する。
図１０に示すように、本装置のスクリーン部材１の外面に穿孔画像１６が形成された孔版原紙１７を取り付ける。印刷用紙２０をなるべく水平な印刷台３４の上に載置する。印刷用紙２０の上に孔版原紙１７を重ねる。加圧手段としての押圧板３３でカバー部材３２を押圧し、印刷領域の全面にわたって所定の圧力を均一に加える。印刷時、図１１に示すように、第１の例で説明したのと同様の作用で、スクリーン部材１は弾性的に押しつぶされる。孔版原紙１７とカバー部材３２の間に保持されているインクや、含浸体３１に含まれているインクは、印刷用紙２０と押圧板３３の間で圧縮され、孔版原紙１７の穿孔画像１６を経て印刷用紙２０に転移し、画像を形成する。
【００３３】
印刷時にこのスクリーン部材１が厚さ方向について圧縮されると弾性材料３が面方向に膨張し、その結果スクリーン部材１の開口４が閉塞される。第１の例における図８に示したのと同様の状態である。この時、図１１に示すように、弾性変形した弾性材料３は、孔版原紙１７の穿孔画像１６を閉塞している。
【００３４】
即ち、印刷動作に伴い、所定量のインクが印刷用紙２０に転移したところで、スクリーン部材１の開口４が閉塞されてインクの供給が断たれる。これによって、１回の印刷動作で印刷用紙２０に転移して画像を形成するインクの量が一定に制御される。従って、その１回の印刷動作における転移量をあらかじめ適切に定めておけば、常に適量のインクが過不足なく印刷に使用されて高い品質の印刷画像を常に得ることができる。
【００３５】
押圧板３３に加えている圧力を開放すると、弾性材料３は原形を回復し、開口４が開き、孔版原紙１７の穿孔画像１６も開放される。スクリーン部材１の開口４、孔版原紙１７とスクリーン部材１の間の空間、孔版原紙１７の穿孔画像１６には、毛管現象により再びインクが供給される。
【００３６】
以上２つの例によれば、従来の孔版印刷などと異なり、インクの流路は孔版原紙１７の穿孔画像１６から版内部のインク貯留部まで常に連続しているわけではない。即ち、印刷時にインクを加圧して所定量のインクを流出させた後に流路（スクリーン部材１の開口４）が閉止されるので、必要以上のインクの流出が阻止されるのである。
【００３７】
このように、本例によれば、一回の加圧により版に対して無制限にインクが供給され続けるといった弊害がなく、加圧によって所定量のインクが流出したのちに直ちに流出経路が閉じて余分な量のインクが出ないようになっている。即ち、本例によれば、一定の広さを有する印刷面において微妙なインクの流出制御が可能であり、さらに大面積の印刷面においても同様な効果が得られる。従って、従来解決されていなかった孔版印刷による前記問題点は本例の印刷装置により完全に克服されたといえる。
【００３８】
本発明の流体制御装置は、前記実施の形態のように孔版印刷におけるインク流出量制御に適しているが、これ以外の用途にも適用できる。例えば、印刷用紙、樹脂フィルム、その他一定の材料で構成された板状ないしフィルム状材料の表面に対して流体状の処理材（表面処理剤の他、あらゆる用途・機能を有する流体状材料）を所定量だけ均一に供給したい場合などにも適している。
【００３９】
第１の実施の形態では、版胴は剛性を有しており、押圧ローラが昇降して印刷用紙を版胴に押し付けていた。しかしながら、版胴が変形可能であり、版胴の内部には昇降して版胴を外に向けて押し出す押圧部材があり、版胴の下方の所定位置に対向部材が間隔をおいて配置されており、押圧部材が版胴を外側に向けて膨出させて対向部材との間に印刷用紙を挟むように構成された孔版印刷装置についても本発明は適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、一回の圧縮動作において無制限に流体が流出するといった弊害がなく、所定量の流体が流出したのちに直ちに流出経路が閉じて余分な量の流体がでないようになっている。即ち、流体の微妙な流出量制御が可能である。例えば孔版印刷においては、流体としてのインクの貯留空間と印刷用紙が孔版原紙の穿孔を介して直接連絡されているので、インク転移量の制御は原理的に不可能であるというのが従来からの当業者の見解であったが、本発明はこの問題を完全に克服した。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態におけるスクリーン部材の平面図である。
【図２】ＪＩＳ Ｋ ６３０１（１９７５年制定）に規定されたスプリング式硬さ試験機Ｃ形の正面図。
【図３】ＪＩＳ Ｋ ６３０１（１９７５年制定）に規定されたスプリング式硬さ試験機Ｃ形の内部機構を示す図。
【図４】ＪＩＳ Ｋ ６３０１（１９７５年制定）に規定されたスプリング式硬さ試験機Ｃ形の押針の先端部の部分拡大図。
【図５】ＪＩＳ Ｋ ６３０１（１９７５年制定）に規定されたスプリング式硬さ試験機Ｃ形において、ばねにより押針の先端に加わる荷重〔ｇｆ｛Ｎ｝〕と、目盛盤にて指示される硬度の目盛（度）と、加圧面と押針との距離（ｍｍ）との関係を示す図。
【図６】第１の実施の形態の全体構成図である。
【図７】図６の（イ）部における拡大断面図である。
【図８】第１の実施の形態におけるスクリーン部材の印刷時における状態を示す平面図である。
【図９】図６の（ロ）部における拡大断面図である。
【図１０】第２の実施の形態における孔版印刷装置の断面図である。
【図１１】第２の実施の形態における孔版印刷装置の印刷時の断面図である。
【符号の説明】
１…スクリーン部材
２…芯材
３…弾性材料
４…開口
１０，３０…流体制御装置としての孔版印刷装置
１１…加圧手段として機能する版胴
１２…孔
１３…スキージローラ
１６…穿孔部である穿孔画像
１７…孔版原紙
１８…対向部材としての押圧ローラ
２０…印刷用紙
３１…インクを含む含浸体
３２…カバー部材
３３…加圧手段として機能する押圧手段としての押圧板
３４…印刷台

Claims (6)

1. 流体の流出量を制御するための流体制御装置において、
   前記流体の流出路であって圧縮に伴う変形により閉塞される多数の開口が形成された弾性材料からなるメッシュ状であり、平面状態で水平面上に載置されるスクリーン部材と、
   前記スクリーン部材の内面に設けられる流体と、
   前記スクリーン部材の内面側に設けられて前記流体を封止するカバー部材と、
   前記スクリーン部材の外面の全面にわたって所定の圧力を均一に加えるように前記カバー部材を押圧し、前記スクリーン部材の開口が前記弾性材料の変形によって閉塞されるように前記スクリーン部材に圧力を加える加圧手段とを有する流体制御装置。
2. 前記スクリーン部材が、メッシュ状に構成された芯材と、前記芯材に設けられた前記弾性材料から構成された請求項１記載の流体制御装置。
3. 前記弾性材料が、アスカーＣ硬度が３〜３０°の範囲内であるゲル状物質からなる請求項２に記載の流体制御装置。
4. 自身の中心軸線の周りに回転するインク通過性の版胴と、前記版胴の内部に設けられて前記版胴の内周面にインクを供給するインク供給手段と、前記版胴の外周面に取り付けられるとともに外面側には穿孔部を有する孔版原紙が配置され、印刷時の圧縮に伴う変形により閉塞される多数の開口が形成された弾性材料からなるメッシュ状のスクリーン部材と、前記版胴の近傍に設けられて印刷用紙を前記版胴の前記孔版原紙との間に挟持する対向部材とを有する孔版印刷装置。
5. 前記版胴がインク通過性の多数の孔を有しており、印刷時の圧縮により所定量のインクが印刷用紙に転移したあと、変形した前記スクリーン部材の弾性材料が前記孔と前記孔版原紙の穿孔部を閉塞するように構成された請求項４記載の孔版印刷装置。
6. 外面側には穿孔部を有する孔版原紙が配置され、印刷時の圧縮に伴う変形により閉塞される多数の開口が形成された弾性材料からなるメッシュ状のスクリーン部材と、前記スクリーン部材の内面側に設けられたインクと、前記インクを封止するカバー部材と、前記カバー部材を介して前記インクと前記スクリーン部材に圧力を加える加圧手段とを有する孔版印刷装置。

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