JP5164336B2 - 印刷機のインキ供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、印刷機のインキ供給装置に関するものである。

印刷機における従来のインキ供給方法を図８〜１０に示す。

図８に示すように、インキ３は、インキ壺元ロール１に付設されたインキ壺２に入れられ、その下端に設けられたブレード４とインキ壺元ロール１との隙間からインキ壺元ロール１上に引出される。インキ壺元ロール１からはインキ呼び出しロール６へ転写され、そこから、横振りロール２１−１〜４を含む多数の転送ロール間を転送されて、版胴７上に転写される。

ブレード４は、図９に示すように、板状のインキ壷２の下端にくし歯状に設けられ、各ブレード４−１〜ｎは、図１０に示すように、調整ねじ５でその先端を進退させてインキ壷元ロール１との間のギャップを変化させてインキの流出量を調整しうるようになっている。

インキ呼び出しロール６は、図８に示すように、支持アームに軸支されて、印刷時にはインキ壷元ロール１に当接し、不要なときは、インキ壷元ロール１から離脱しうるようになっている。インキ呼び出しロール６に転写されたインキは、横振りロール２１と径がわずかに異なる何本かのロールの組み合わせで均一に膜化され、版胴７に転写される。オフセット印刷の場合ではインキはブランケット胴８に転写される。そして最後に被印刷体に転写される。

ところで、印刷は常に全面に施されるとは限らず、あるいはそうであっても一般的に印刷部位によってインキの使用量が異なる。そこで、ブレード４と調整ねじ５も複数個設けて印刷絵柄に合わせてインキ量の調整が出来るようになっている。インキの繰り出し量を多くしたい部位はギャップが大きくなるように調整し、少なくする場合はギャップを小さくするように調整する。

さらに、最近ではインキ壷元ロール１にスリットを入れて区画毎にインキの引き出しを分割し調整できるようにしたものやインキ呼び出しロール６を分割動作させる方法のものも市場に出始めている。

しかし、いずれの方法も繰り出し量を決定するのに試行錯誤に頼っていて数量化できていない。さらに、従来の方法では、インキの色別の印刷絵柄の小さいものや一部分に集中しているものの少量の的確な供給制御が難しくインキ供給の調整に手間を要している。

本発明の目的は、絵柄等に応じて、容易に必要量のインキを必要部位に正確に供給できる手段を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、しごきポンプとノズルを組合せたインキ供給装置を案出し、この装置が上記目的に適合するものであることを見出して本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、インキ容器と、その出口側に配設されたしごきポンプと、該しごきポンプの回転速度を制御する装置と、該しごきポンプの出口側に配設されたノズルよりなる、印刷機のインキ供給装置、しごきポンプとノズルの間にフレキシブル配管が設けられている、上記インキ供給装置、しごきポンプの回転速度を制御する装置がデジタル制御されるものである、上記供給装置、ノズルが印刷幅方向に可動でインキ壷元ロールへのインキ点着位置を調整可能になっている上記インキ供給装置、インキ容器が圧力を調節できる加圧容器である、上記記載のインキ供給装置に関するものである。

このインキ供給装置により、インキを正確に定量して糸状にし、これをインキ壷元ロールの所定位置に正確に供給することを可能にしている。

（１）所定の仕上がりに対する供給インキ量が重量又は容積の数値で調節ができるようになった。
（２）インキ呼び出しロールに線状に複数のインクが供給できるので、必要な場所に精密に供給ができるようになった
（３）高粘度のインキの切り出しはポンプの間欠動作の方法で微量の供給ができるようになった。
（４）間欠動作によるインキの供給ムラはポンプの吐出側の圧力に比例して容積が変化する配管材の適用と細いノズル開口径の選択によってムラは影響のない範囲に調節できた。
（５）供給インキ量が重量又は容積の数値で容易に設定できるようになった。
（６）始業時の試行錯誤作業が簡略できるようになった。
（７）運転中の修正が重量又は容積の数値で変更できるようになった。
（８）印刷品質が向上した。
（９）インキ供給系がユニット化できたので洗浄作業等の段取替え作業の多くが外段取り化と簡略化ができた。
（１０）印刷工程作業の短縮化が図れた。

本発明のインキ供給装置のインキ容器は、高粘度のインキの移送でポンプの入り口に発生する圧損を補償して、大気圧でのチューブのつぶれをなくし、ポンプの切り出し能力（チューブの内径）に見合ったインキの移送を図るために、密閉容器として加圧できるようにしておくことが好ましい。圧力調整範囲は、大気圧〜０．５ＭＰａ程度、通常、大気圧〜０．３ＭＰａ程度、多くは大気圧〜０．２ＭＰａ程度でよい。圧力調整手段は、公知の手段を用いればよく、圧力媒体は気液を問わないが、通常は空気でよい。このインキ容器には、インキの入口と出口が設けられる。

インキ容器の出口からは、直接あるいは弁を介してしごきポンプに配管接続される。この配管は、高粘度インキの流動圧損を少なくするために極力太く短かくするのがよい。しごきポンプが複数あるときは、各しごきポンプ毎にインキ容器を設けてもよく、インキ容器から各しごきポンプに分岐管で供給するようにしてもよい。

しごきポンプとはチューブを一定間隔をおいてしごくことにより流体を定量供給するものである。本発明では、インキを定量供給できるものであればよいが、インキの量を重さ又は容積単位でデジタル調節しうるものが好ましい。

ここにデジタル調節とは、コンピュータのなかのクロックパルスを用いて調節することを意味する。ポンプの回転数をアナログ目盛合わせをするようにすると設定者による相違が出るので、デジタル数値でコンピュータに命令を与えて、高精度でポンプの回転数を調節するものである。タイマーの設定と調節も同様に行う。

その手段としては、例えばサーボモータが使用される。このデジタル駆動されるサーボモータは、減速ギアーを介してポンプの駆動軸に接続される。サーボモータの回転数は手動又は印刷の仕上がり濃度測定値や工程の自動化システムのデジタル指令によって数量的に調節される。微量供給が必要な場合はサーボモータの駆動をタイマーで間欠調節する。微量供給が必要な場合とは、しごきロールを駆動するモータの回転数が１分間当り１回転未満となる場合であり、モータの回転数を１回転以上とする高速と１回転未満（ゼロを含む。）の低速回転の間欠切換時間を調節してインキの供給量を調節するのである。

間欠操作の方法を図３によって説明する。
（ポンプの切り出し量）：高速側；Ｑ１、 低速側；Ｑ２、
（ポンプの駆動時間）；高速側ｔ１，低速側ｔ２、
（サイクル時間）；Ｔ＝ｔ１＋ｔ２
とすると、
（実際の切り出し量）；ｑ＝（Ｑ１×ｔ１＋Ｑ２×ｔ２）／Ｔ となる。
（サイクル時間）；Ｔは任意に設定でき、ｔ１とｔ２の和で決まるものである。
Ｑ１とＱ２はモータの回転数をデジタル調節できる回転数に設定する。
Ｑ２をゼロすれば切り出し量Ｑ１のＯＮ−ＯＦＦ動作となる。Ｑ１＝Ｑ２とすればＱ１での連続運転となる。

インキを間欠切り出しをすると、インキの吐出は図３に示したような矩形状の切り出しになる。これでは均一供給にならない。本発明では、図１に示すように、しごきチューブ１４の後に接続するフレキシブル配管１８と先端に取り付けるノズル１９の微細口径の絞り効果との組み合わせで、しごきポンプの吐出圧の変化をフレキシブル配管１８内に保留する。こうしてノズル１９先端からのインキの切り出しは図３内に示したように平滑化され糸状インキ３２となる。

特に、高粘度インキの細いチューブでの微量の切り出しは困難になるので、切り出しが可能な太さのチューブを使い、間欠切り出しで微量供給を行えるようにする。このような太さのチューブは、内径で通常２ｍｍ以上、好ましくは３ｍｍ以上である。

しごきポンプの吐出側にはノズルを接続するが、この接続にはフレキシブル配管を用いることが好ましい。つまり、ポンプの吐出圧で弾性限界の範囲で、内径が変形するフレキシブル配管をポンプの出口側に取り付けて、先端に設置したノズルの絞り効果との相乗効果でインキの流出量のムラを平滑化する。切り出し量と平滑効果はノズルの開口径の選択で決定する。このフレキシブル配管の材質には、インキによって短期に変質しない汎用プラスチック、インキによって短期に変質しないゴム、ビニール、ナイロン、シリコン、フッ素樹脂ポリウレタン等が好ましく用いることができる。フレキシブル配管は、内径が３〜１０ｍｍ程度、好ましくは５〜８ｍｍ程度で、長さが５０〜５００ｍｍ程度、好ましくは１００〜３００ｍｍである。また、１ＭＰａ程度の圧力に耐える耐圧性も必要である。

ノズルは、間欠的に切り出されるインキを保留して平滑化して糸状に切り出すもので、口径が０．２〜３ｍｍ程度、好ましくは０．５〜２ｍｍ程度とすることが好ましい。材質は、例えばＳＵＳ、セラミックなどが好ましく用いられる。

ノズルは、インキを糸状にする機能に加えてインキ壷元ロールの所定位置に正確に落とす機能が求められる。これらのため、ノズル先端とインキ壷元ロールとの間隔は０．５〜２ｍｍとすることが望ましい。

このノズルは、被印刷体の必要部位にインキを供給できるように、インキ壺元ロールの軸方向、すなわち印刷幅方向に移動可能としておくことが好ましい。その手段の一例として、ノズルを幅方向にインキ壷元ロール表面と平行に配置したレール上を摺動しうるようにする方法がある。このレールは上下して、ノズル先端とインキ壷元ロール表面との間隔をネジ止めやスプリングクリップで調整しうるようにしておくことが好ましい。また、ノズルは、印刷幅等に応じて複数設けることが好ましい。１本のノズルから供給されたインキは、横振りロール等の作用によって、通常５〜３０ｍｍ幅に展延される。ノズル本数は、この展延によって少なくとも印刷幅全体をカバーしうるように設立され、通常１〜１０本程度である。

しごきポンプのチューブとノズル間をフレキシブル配管で接続して一体のユニット化としたユニットは、１工程の作業が終了したら洗浄せずに印刷機とポンプの駆動部から取り外して保管して段取り替えの省力に利用する。

インキ壷元ロールに点着されたインキは、均一化転送ロール群で展延されて版胴に送られる。

本発明のインキ供給装置が適用される印刷機の種類は問わないが、例えばオフセット印刷などである

このインキ供給装置のインキ供給位置の設定は、印刷しようとする絵柄等を印刷方向で積分して印刷幅方向でのインキ使用量の分布を求めて、これをカバーしうるように設定すればよい。印刷しようとする絵柄等を印刷方向と印刷幅方向の双方で積分してインキの使用量の分布を求めて、これをカバーしうるように供給量と横振りロールの設定をすればよい。

本発明の一実施例であるインキ供給装置の構成の一例を図１、２に示す。

この装置は、図１に示す如く、インキ容器９としごきポンプ１２と、フレキシブル配管１８と、ノズル１９よりなっている。

インキ容器９は円筒状の密閉容器であり、上部には加圧空気を送る配管が調圧器１０を介して接続されている。容器９の底部は円錐状に形成され、その下端からは継手１１を介してしごきポンプ１２のしごきチューブ１４に接続されている。

しごきポンプ１２は、しごきロール駆動板３３が回転し、その際にしごきロール１３がしごきチューブ１４をしごきポンプのハウジングに押し付けて閉止し、その押付部間にあるインキ３１を送るもので、しごきロール１３は、制御装置１７の指令によりデジタル調節されたサーボモータ１６が減速機１５を介して駆動回転するようになっている。

しごきチューブ１４の出口側にはフレキシブル配管１８が接続され、フレキシブル配管１８の下端にはノズル１９が取付けられている。

このノズル１９は、図２に示すように、複数が支持棒２０に摺動自在に取付けられており、印刷パターンに応じて予め定められた位置にネジ止等により固定される。各ノズル１９−１〜ｎを先端に取付けたフレキシブル配管１８−１〜ｎの基端側にはいずれも、図１に示すしごきポンプ１２とインキ容器９が取付けられている。支持棒２０は上下位置を調節できるようになっており、それにより、ノズル先端とインキ壷元ロール表面との間隔を調整しうるようになっている。

ノズル１９から糸状に吐出されたインキ３はインキ壷元ロール１に引き出され、糸状インキ３２となってインキ壷元ロール１の表面に糸状に付着して、図８に示すインキ呼び出しロール６から横振りロール２１−１〜４を含む転送ロール群を通って版胴７に送られる。

間欠動作による微量供給
高粘度のインキには「降伏価」と定義されている流動を阻害する特性がある。低粘度の液体の通常の使用では、微量の切り出しを達成するのに使用するしごきチューブの内径を小さくして対応できるが、高粘度の液では限界がある。

本発明のインキ供給装置は高粘度インキの流動阻害による圧損を加圧によって補償することができる。

この補償能力の検証事例を図５に示した。

しごきチューブ１４として内径が３ｍｍΦ、４ｍｍΦを使用して、粘度が約１００Ｐａ・ｓのインキをインキ容器９に充填した後、容器内の圧力を調圧器１０で０．１５ＭＰａに設定した。

この結果、加圧によって少なくとも３ｍｍΦ以上で定量切り出しが可能であった。

印刷面積の都合でインキを微量供給する必要がある場合には、しごきチューブ１４に３ｍｍφの適用で、減速機を使用して低速化してもサーボモータ１６は１分当り１回転以下が必要であった。サーボモータ１６の回転数が１回転以下になりデジタル調節の特長が利用できない。

そこで、更なる微量供給のために制御装置１７にタイマー機能（図示せず）を付加してモータ１６を間欠の駆動を行った。サーボモータ１６の回転数とタイマーの設定の組み合わせを手動又は自動で切り替えてインキの切り出しの微量調節を行った。

０．１５ｇ／分の基準の能力設定の場合の組み合わせ変更による切り出し量の調節事例を表1に示した。この方法で２／１００ｇ・分程度の切り出しが可能になった。

こうして切り出したインキの累積量を質量計で計測した結果を図４に示した。以上のように間欠供給方式での微量の定量供給の機能を確認した。

（３）実機での性能評価
インキの供給をノズル１９をインキ壷元ロール１の表面に約０．５〜２ｍｍに接近させて糸状に供給する。糸状に供給されたインキは印刷機のインキ移送ロール系統に設置されている横振りローラー２１でロールの巾方向に均一に拡散される。

本発明のインキの糸状供給装置を実際の印刷機に設置してインキの供給性能を検証した結果を図６に示した。インキの横振りローラー２１の振り幅を２０ｍｍとして、同一の切り出し量でノズル１９を２０ｍｍ間隔；２本、４本 ４０ｍｍ間隔；２本、４本
の４つの条件で青色インキを使い、連続運転をした印刷紙に転写したものをサンプリングして、印刷幅方向の印刷濃度を計測した。

図６の事例でノズル１本当たりの一定（ΔＥ＝２以下)の印刷濃さの条件を満たしたインキ供給巾は約２０ｍｍであった。ノズル１９の設置本数の選択は印刷巾から本数、印刷面積からインキの供給量の設定をすることができる。更に０．５〜２ｍｍφのノズル径を選択するとしごきロール１３が吐出圧と残圧でノズル１９の開口面積の選択で小幅な調節ができるのでノズル1本毎にポンプを設置する必要はない。そこで設置するノズル数と配置ピッチの選択は、一定の供給量の場合、印刷濃度はノズルの本数とピッチ決定できる。
図６に示したように濃度は
（２本×２０ｍｍ）＞（２本×４０ｍｍ）＞（４本×２０ｍｍ）＞（４本×４０ｍｍ）
になり、
均一な濃度幅は逆に
（４本×４０ｍｍ）＞（４本×２０ｍｍ）＞（２本×４０ｍｍ）＞（２本×２０ｍｍ）
になり、インキの供給量と濃度調節は従来法と同等以上の仕上がりを従来法より簡易に設定できた。

大幅な変更や広い巾のインキ供給の場合のノズル１９の組み合わせ事例を図７に示した。図７の組み合わせから１個もしくは複数ユニットを使用することであらゆる要求を満たすことができる。

本発明は以下の産業上の利用の可能性がある。
（１） 高粘度のインキを使う印刷工程に改善に適用できる。
（２） 印刷工程のインキ供給調整作業が数量化できるので、従来のインキ供給の試行錯誤と熟練調整作業ができる。
（３） インキ供給の数量化による印刷品質の向上が図れる。
（４） インキ給調整作業の簡略化で印刷工程のコストダウンが図れる。
（５） インキ壷からインキの吐出までホースでつながれユニット化しているので、インキ壷とホースユニットの交換で保存とユニットの繰り返し使用ができるので洗浄が不要となり始終業作業は大幅に省力できる。

本発明のインキ供給装置の構成例を示す概略側面図である。 同上ノズル部分の正面図である。 本発明のインキ供給装置を用いた間欠切り出しパターンの説明図である。 この間欠切り出しの実測例を示す図である。 本発明のインキ供給装置を用いた流動圧損の補償事例を示す図である。 本発明の印刷事例図である。 本発明のノズルの配置事例を示す図である。 従来のオフセット印刷機のインキ供給の概要側面図である。 従来のインキ切り出し量調節部位の概略平面図である。 従来のインキ切り出し量調節部位の部分拡大側面図である。

符号の説明

１ インキ壷元ロール
２ インキ壷
３ インキ
４ ブレード
５ 調整ねじ
６ インキ呼び出しロール
７ 版胴
８ ブランケット胴
９ インキ容器
１０ 調圧器
１１ 継手
１２ しごきポンプ
１３ しごきロール
１４ しごきチューブ
１５ 減速機
１６ サーボモータ
１７ 制御装置
１８ フレキシブル配管
１９ ノズル
２０ 支持棒
２１ 横振りロ−ル
３０ 膜状インキ
３１ チューブ内のインキ
３２ 糸状インキ
３３ しごきロール駆動板

Claims (4)

1. 圧力を調節できる加圧容器であるインキ容器と、その出口側に配設されたしごきポンプと、該しごきポンプの回転速度を制御する装置と、該しごきポンプの出口側に配設された、インキ壷元ロールにインキを糸状に供給するノズルよりなる、オフセット印刷機のインキ供給装置
2. しごきポンプとノズルの間にフレキシブル配管が設けられている、請求項１記載のインキ供給装置
3. しごきポンプの回転速度を制御する装置がデジタル制御されるものである、請求項１又は２記載のインキ供給装置
4. ノズルが印刷幅方向に可動でインキ壷元ロールへのインキ点着位置を調整可能になっている請求項１、２又は３記載のインキ供給装置

Images