JP4819473B2 - 印刷直後の印刷物にパウダースプレーするためのスプレーノズルとその方法 - Google Patents

Description

本発明は、印刷直後の印刷物にスプレーするためのパウダースプレー装置に用いるスプレーノズルに関する。このスプレーノズルは、パウダー空気混合物を供給するホースのためのソケットを１つと、供給チャンバを１つと、供給チャンバから扇状に分岐するスプレー流路を少なくとも２つ備える。本発明はそのほか、印刷直後の印刷物にパウダースプレーする方法に関する。

印刷直後で印刷インクがまだ湿っている印刷物、たとえば印刷枚葉紙は、周知のように積み重ねることができない。積み重ねると印刷インクで汚れるからである。したがってこれら印刷枚葉紙にはパウダーをスプレーし、そのときパウダー粒子は各印刷枚葉紙の間にスペーサーを形成する。こうして各枚葉紙は直接には接触せず、印刷インクを乾かすことができる。印刷枚葉紙にパウダースプレーするときには、できるだけパウダー全部が印刷枚葉紙表面に散布され、周囲に到達するパウダーをできるだけ少なくするよう注意が必要である。したがってパウダースプレー装置は通常吸い込み装置を備え、枚葉紙に付着しなかったパウダーをこれによって吸い込む。現在使用されているスプレーノズルは、スプレー角度約９０°であって、長さ約１ｍのスプレーバー１本に対して、この種のスプレーノズルが最大１２個取り付けられ、これらのスプレーノズルが、枚葉紙をできるだけ隙間なくパウダースプレーする。この印刷枚葉紙にパウダースプレーされても、比較的多くのパウダーが周囲に流れることがわかっている。パウダー空気混合物のスプレー圧を上げると、そのパウダーは印刷枚葉紙の表面ではねかえり、さらに多くのパウダーが周囲に放出されることが確認される。したがってパウダー空気混合物のスプレー圧を上げることはできない。パウダー空気混合物は比較的低い圧力で吹きつけられるが、その結果わずかな空気の運動があっても、このパウダー空気流は妨害されることになる。 パウダーの印刷枚葉紙への付着を改善するため、イオン化装置を備えて、この装置が印刷枚葉紙を静電気的に中和するものがある。このパウダースプレー装置の場合、スプレーノズルの周りに静電気的な場が生じ、これによりパウダーとキャリヤー空気（パウダーを運ぶ作用をする空気）が完全に中和される。印刷枚葉紙とパウダーは静電気的に中性なので、両者が反発することはなくなる。その結果として枚葉紙上のパウダーの分布が改善され、消費されるパウダーは少なくなる。周囲に逃げるパウダーが少なくなるからである。しかしそのための手間は、イオン化装置装備のため比較的大きくなる。

本発明の課題は、パウダー損失を抑えたスプレーノズルを提供することである。

この課題は、冒頭に挙げた種類の次のようなスプレーノズル、すなわち扇形の境界となる外側ノズル流路のなす開口角が５°〜２０°の範囲、とくには８°〜１５°の範囲、好ましくは１２°であるスプレーノズルによって解決される。この課題はそのほか、印刷直後の印刷物にパウダースプレーする１つの方法によって解決される。

本発明のスプレーノズルは、従来型ノズルと比較して、パウダー空気混合物のスプレー噴流の幅が著しく狭い。このスプレー噴流は、従来の技術のような９０°という開口角を持たず、開口角は最大２０°に過ぎない。とくに有利な結果が得られるのは１２°である。スプレー噴流の幅が広い場合、すなわちスプレー噴流が非常に大きな開口角を持つ場合、外側領域に存在するパウダー粒子は、比較的低角度で印刷枚葉紙の表面にぶつかり、ふたたびはねかえることが認められている。水平方向の速度成分が比較的大きいからである。パウダー粒子が非常に急角度で印刷枚葉紙にぶつかるようなスプレー噴流の場合、水平方向の速度成分（Ｆｗ）は比較的小さい。したがってこの水平方向の速度成分は、たとえば開口角１２°の場合、印刷枚葉紙の表面に垂直に作用する力成分（Ｆｓ）の約１０％（ｔａｎ６°）である。これらのパウダー粒子は水平方向の力成分が非常に小さいので、より高い圧力で吹きつけ可能で、印刷枚葉紙にはねかえされる危険を生じることはない。

これらのノズルの向きおよび／または寸法は、次のようなものとする。すなわち、噴流が枚葉紙にぶつかるとき、各噴流は互いにかろうじて接触するがオーバラップしないので、互いに横から支持しあい、合体するものとする。個々の噴流の間には隙間を生じない。これにより、噴流が横から吹き飛ばして、パウダーを舞い上げることが防止される。噴流は印刷枚葉紙搬送方向においてのみ、すなわち前方または後方にのみ、向き変更が可能である。

１つの発展形では、少なくとも１つのノズル流路を、パウダースプレーされる印刷物に直角に設けることを意図する。このノズル流路から流出するパウダーは、直接に直角方向から印刷物に達し、完全にこの印刷物の上にとどまる。

好ましくはこれらのノズルを垂線に対称に設けるものとする。そうすれば、均一なスプレー像が得られ、印刷物の全幅にわたってパウダーが均一にスプレーされるようになる。

好ましくは、ノズル流路は１つの円形断面を、あるいはそれとは異なる１つの断面、とくに四角形または楕円形の断面を持ち、これら後者の断面では、長辺または長径が印刷物の搬送方向を横切って位置するものとする。これにより次のような利点が得られる。すなわち複数の順次並んで位置するスプレーノズルが、１つのパウダーカーテンを生じることができ、このカーテンは印刷物の全幅にわたって延在するが、比較的薄いという利点である。印刷物搬送方向における扇形の開口角はほとんど０°であるが、搬送方向を横切る方向における開口角は最大２０°に設定可能で、特には上記の１２°とする。ライン状にパウダーを散布することにより、幅が細いパウダーカーテンが得られる。ノズルから流出する噴流は、非常に急角度で枚葉紙にぶつかる。枚葉紙表面で噴流が急激に方向変換されることにより、キャリヤー空気とパウダー粒子の分離が生じる。

好ましくはノズル流路の長さが、直径の４〜８倍、特に５〜６倍に、または流路断面においてもっとも大きい寸法に相当するものとする。ノズル流路を比較的長くすることにより、供給チャンバで舞い上がるパウダー空気混合物が安定し、パウダー粒子はノズル流路の方向に加速され、これら粒子にノズル流路への方向性が付与される。ノズルから枚葉紙へのパウダーの搬送は、好ましくはキャリヤー空気の断面が円形の噴流によって行われる。

すべてのノズル流路に対するパウダー空気混合物の最適で均一な配分は、供給チャンバまたはその断面を釣鐘形とすることによって得られる。ソケットからのパウダー空気混合物の供給は、供給チャンバの上部領域で行われ、この供給チャンバは開口側に向かって広くなっている。各ノズル流路は、釣鐘の開口側から分岐する。この場合、ソケットから供給チャンバへの移行部は鋭い角を持ち、許容範囲内の渦流がこの角から生じる。

水平に導かれたソケットからほとんど垂直に立つノズル流路への方向変換は、次のようにして改善される。すなわち、パウダー空気混合物がノズル流路に向かって方向変換されるように、供給チャンバにおけるソケットと反対側の境界壁に傾斜をつけることによる。まず釣鐘状の形によって、そしてとくに背壁の傾斜位置によって、供給チャンバ内にパウダーが付着するのが防止される。

好ましくは供給チャンバとノズル流路を、ノズルプレート内に設けるものとする。このノズルプレートは切削製品として簡単に製造可能で、あるいはプラスチック製品として射出成形される。静電気の帯電を防止するため、プラスチックは導電性のものとしてアースをつけられる。

好ましくはノズルプレートに、ソケットを形成するユニオンをねじ込み、取り付けるものとする。この場合ユニオンは、キャップナットのためのネジ山を備える。ユニオンをさまざまな形状とすることにより、パウダー空気混合物のためのさまざまなホースを接続可能である。あるいはスプレーノズルを、さまざまな異なる印刷機のためのさまざまに異なるスプレーバーに接続可能である。したがって組み合わせの可能性は多様である。

本発明は、長さ約１ｍのスプレーバーと、上記の特徴を持つスプレーノズルのための１６個の取付具、特に２４個の取付具に関する。スプレーコーン（スプレーからの円錐形の流れ）または扇形スプレー噴流の形状を細くしたが、スプレーバーに並ぶスプレーノズルの個数を従来の技術よりも多くし、その結果として印刷枚葉紙は隙間なくパウダースプレーされる。

本発明は、上記の諸特徴を持つスプレーノズルを備える印刷機に用いるパウダースプレー装置にも関する。このパウダースプレー装置によれば、従来の技術よりも少ないパウダー消費で印刷物にスプレーできる。周囲に浮遊するパウダーが少ないからである。

さらに言及したいのは、このパウダー空気混合物に大きな運動量があたえられることである。これは、この混合物が大きな速度を持たされること、あるいは質量を増加されることを意味する。速度の増加は、スプレーノズルの流れ断面を小さくすることによって得られる。しかし断面の直径が４ｍｍ以下になると、そこに生じる噴流は充分安定ではなく、したがって周囲の空気によって容易に方向を変えられ、あるいは妨害される。直径が大きすぎると、あまりにも多くのパウダー空気混合物が必要になり、これによりコンプレッサーが比較的大きくなり、パウダー空気混合物の消費が多すぎるようになる。質量の増加は、圧力を上げることによって得られる。上記の数値は、大きな運動量を持つ安定した噴流に対するものである。

本発明のそのほかの諸特徴、利点、詳細を諸請求項と下記の説明に記載する。下記の説明では、図面を引用しながら、最良の実施例を細部にわたって説明する。その際図面に示した諸特徴、そして説明や諸請求項で言及した諸特徴は、それぞれ個別の状態でも任意に組み合わせた状態でも、本発明の重要事項である。

図１はスプレーバー１０を示す。このスプレーバーは横方向に、すなわち印刷物１２、とくに印刷枚葉紙１４の幅上に延在する。印刷枚葉紙１４の走行方向すなわち搬送方向は、図面に対して垂直に位置する。スプレーバー１０は図示の実施例では長さ１ｍであるが、このスプレーバーには合計１６個のスプレーノズル１６が取り付けられ、このスプレーノズルによってパウダー空気混合物が、印刷枚葉紙１４の印刷された上面にスプレーされる。スプレーノズル１６は互いに等間隔でスプレーバー１０に取り付けられ、個別に作動可能であれば有利である。パウダー空気混合物は、スプレーノズル１６からスプレーコーン１８の形で供給され、その際互いに隣接するスプレーコーン１８は、印刷枚葉紙１４の領域で接触する。スプレーコーン１８の開口角αは１２°である。

図２はスプレーノズル１６の縦断面図を示す。スプレーノズルがノズルプレート２０とユニオン２２に取り付けられている模様を記載する。ユニオン２２はねじ込み部品であって、自由な末端２４を備え、この末端にホースを取り付けられる。いずれのスプレーノズルも、別々のホースによってパウダー空気混合物を供給される。これには、各スプレーノズル１６を別個に作動可能という利点がある。これにより、本装置をさまざまに異なるフォーマットの幅に適合可能である。

肩２６に外ネジ２８を設け、この外ネジにキャップナット３０をはめ込める。このキャップナット３０によって、スプレーノズル１６がスプレーバー１０に固定される。ユニオン２２は、ユニオンプレート３２を用いてノズルプレート２０にねじ込まれ、そのためこのノズルプレートは、ねじを受ける貫通孔３４を２つ備える。このネジは、ユニオンプレート３２に設けられたネジ穴にねじ込まれる。ユニオン２２は供給チャンバ３６につながるソケット３８を備える。この供給チャンバ３６の釣鐘のような形を図４に記載した。開口側４０に３本のノズル流路４２がつながっている。ノズル流路４２は扇形に配置され、その両外側ノズル流路４２は開放角αとして１２°をなす。

図２は、ソケット３８から供給チャンバ３６への移行部４４が鋭角を持つことをも、明らかに示す。図２に示す実施例では、供給チャンバ３６の背壁４６は垂直方向を向く。しかしこの背壁に傾斜を持たせて、ソケット３８から供給されたパウダー空気混合物の向きを、ノズル流路４２の方向に変更可能である。

この種のスプレーノズル１６を用いれば、パウダー空気混合物を印刷枚葉紙１４の表面に急角度でスプレーできる。その結果、水平方向に作用する力成分Ｆｗは、垂直方向に作用する力成分Ｆｓよりはるかに小さくなる。このことを図３に示す。Ｆｗ＝Ｆｓ×ｔａｎα／２の式が成立する。これにより、パウダー空気混合物が印刷枚葉紙１４の表面にスプレーされる圧力をも、増加可能である。パウダー粒子が横方向にはねかえされる危険は、水平方向の力（Ｆｗ）が小さいため、非常にわずかだからである。この種のスプレーノズル１６を用いれば、非常にわずかなパウダー損失で、印刷枚葉紙１４にパウダースプレーできる。

スプレーバーとそこに設けられたスプレーノズルの側面図である。 スプレーノズルを図１のＩＩ‐ＩＩ線で切った縦断面図である。 図２を矢印ＩＩＩの方向に見た図である。 図２の線ＩＶ‐ＩＶ方向において縮尺を小さくした断面図である。

符号の説明

１０ スプレーバー
１２ 印刷物
１４ 印刷枚葉紙
１６ スプレーノズル
１８ スプレーコーン
２０ ノズルプレート
２２ ユニオン
２４ 自由な末端
２６ 肩
２８ 外ネジ
３０ キャップナット
３２ ユニオンプレート
３４ 貫通孔
３６ 供給チャンバ
３８ 外ネジ
４０ 開口側
４２ ノズル流路
４４ 移行部
４６ 背壁
Ｆｗ 水平方向の力成分
Ｆｓ 垂直方向の力成分
α 開口角

Claims (19)

1. 印刷直後の印刷物（１２）にスプレーするためのパウダースプレー装置に用いるスプレーノズル（１６）であって、前記スプレーノズルがパウダー空気混合物を供給するホースのためのソケット（３８）を１つと、供給チャンバ（３６）を１つと、供給チャンバ（３６）から扇形に分岐するノズル流路（４２）を少なくとも２つ備え、その扇形の境界となる外側ノズル流路（４２）のなす一定の開口角（α）が、角度５°〜２０°、または角度８°〜１５°、または角度１２°の範囲の種類のいずれかであることを特徴とする、上記のスプレーノズル。
2. 少なくとも１つのノズル流路（４２）が、パウダースプレーされる印刷物（１２）に直角に位置することを特徴とする、請求項１に記載のスプレーノズル。
3. スプレーノズル（４２）が垂線に対称に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のスプレーノズル。
4. ノズル流路（４２）が円形断面または円形とは異なる断面を持つことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスプレーノズル。
5. 断面が四角形または楕円形であり、その長辺または長径が印刷物（１２）の搬送方向を横切る位置に延在することを特徴とする、請求項４に記載のスプレーノズル。
6. ノズル流路（４２）の長さが、ノズル流路直径の４〜８倍、または５〜６倍、あるいはもっとも大きい断面寸法に相当することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスプレーノズル。
7. 供給チャンバ（３６）またはその断面が釣鐘形であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のスプレーノズル。
8. 上記釣鐘形の開口側（４０）からノズル流路（４２）が分岐することを特徴とする、請求項７に記載のスプレーノズル。
9. ソケット（３８）から供給チャンバ（３６）への移行部（４４）に鋭角があることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のスプレーノズル。
10. 供給チャンバ（３６）においてソケット（３８）と反対側の境界壁（４６）に、パウダー空気混合物の向きをノズル流路（４２）の方に変えるような傾斜をつけることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のスプレーノズル。
11. 供給チャンバ（３６）とノズル流路（４２）をノズルプレート（２０）に設けることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載のスプレーノズル。
12. ソケット（３８）を形成するユニオン（２２）をノズルプレート（２０）にねじ込み、固定できることを特徴とする、請求項１１に記載のスプレーノズル。
13. ユニオン（２２）がキャップナット（３０）のためのネジ山（２８）を備えることを特徴とする、請求項１２に記載のスプレーノズル。
14. 幅１ｍのスプレーバー（１０）と、少なくとも１６個の取付具を備えることを特徴とする、請求項１〜１３いずれかに記載のスプレーノズル。
15. 請求項１〜１３のいずれかに記載のスプレーノズル（１６）を持つ印刷機で使用するパウダースプレー装置。
16. 少なくとも１つのスプレーノズル（１６）から吹きつけられるパウダー空気混合物を用いて、印刷直後の印刷物（１２）にパウダースプレーする方法であって、そのパウダー空気混合物を、パウダーカーテンとして、ライン状に印刷物（１２）に吹きつけて、前記パウダー空気混合物の噴流は、一定の角度を有し、前記角度は、角度５°〜２０°、角度８°〜１５°、または１２°の種類の範囲のいずれかであることを特徴とする、上記の方法。
17. パウダー空気混合物の噴流が印刷物の表面で方向を変えられることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 印刷物（１２）の表面で、キャリヤー空気とパウダー粒子の分離が生じることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の方法。
19. パウダー空気混合物の各噴流が、互いに接触するが重ならないことにより、印刷物（１２）の表面で横方向を支持されることを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の方法。

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