JP5419312B2 - ウェブテンションを制御するための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、概してウェブ印刷機、特に、ウェブ印刷機においてウェブテンションを制御するための方法及び装置に関する。

ウェブ印刷機は、紙等の材料の連続的なウェブを印刷する。印刷中、材料のウェブは、インキをウェブに転移する様々な印刷胴によって作用される。例えば、４色両面オフセット平版印刷においては、４対のブランケット胴がニップを形成し、これらのニップをウェブが通過する。印刷中、ブランケット胴はウェブに接触し、インキをウェブの両側に提供する。

始動又は停止時、又は版交換時、しばしば、ウェブ印刷機を、ウェブに接触する印刷胴がウェブに印刷しないように胴抜きされる非印刷モードで運転させることが望まれる。例えば、ウェブオフセット印刷機の印刷ユニットにおけるブランケット胴を、インキがウェブに提供されないように、互いに分離させることができる。しかしながら、ウェブは印刷ユニットを通過し続ける。

非印刷条件におけるウェブは、白ウェブとして知られる。なぜらならば、インキがウェブに提供されないからである。

次いで印刷機が印刷モードを再開又は開始すると、ウェブが印刷ユニット内のニップを通過しながらウェブにインキ及び湿し水が供給されることによりウェブのテンションが変化する。例えば、ウェブの弾性率が、インキ及びあらゆる湿し水の提供により変化する。これらのウェブのテンション変化は、ウェブに、ふらつき、シワの発生、及びウェブ損傷への増大した感度を生ぜしめるおそれがあり、しばしばウェブの破断を生じる。ウェブの破断は、ウェブが印刷機に再び引き通される間、印刷機停止時間を増大させる。図１は、従来のウェブ印刷機の一例における、ウェブテンション変化を、ポンド毎線形インチ（pound per linear inch）対時間で示したチャートを示している。給紙部におけるテンションは、線１によって示したように、ダンサーローラ及び／又はＰＩＤ制御装置によって一定に保持されている。時間軸上の約４分において示されているように、押圧が印刷機において開始されると、印刷ユニットの下流におけるウェブのテンションが、ウェブの湿し水及びインキの供給及び印刷ニップとウェブとの相互作用により低下する。例えば、印刷ユニットから冷却ユニットにおける第１のニップまでのウェブのテンションが、矢印２によって示されており、最後の冷却ユニットニップからスリッタユニットまでのウェブへのテンションが矢印３によって示されており、スリッタユニットから、ウェブが折丁に裁断される折り機までのウェブのテンションが、矢印４によって示されている。図に見られるように、押圧が開始されると、ウェブが印刷ユニットの下流の区分を通過するときのウェブのテンションが劇的に低下する。

ダンサーアームを制御するためのBardac SP1070 ＰＩＤコントローラ等の、ウェブのための積極テンション制御装置が知られている。ウェブのテンションは、ＰＩＤ制御装置を使用してダンサーアームにかかる荷重を変化させることによって調節される。しかしながら、テンション制御装置は、胴入れ又は胴抜き等の移行イベントを補償するために使用されていない。なぜならば、これらのイベントに応答した印刷ユニット下流の区分における積極テンション制御は、最終的な折丁の裁断縁部に対する印像の関係を、許容できない程度に変化させるからである。

米国特許第４８３８４９８号明細書は、給紙リールからウェブ印刷ユニットへのウェブの給紙を制御するためのシステムを開示しており、このシステムはダンサーローラ手段を有している。米国特許第５７９１５４１号明細書は、輪転印刷機における走紙ウェブのテンションを制御するためのテンション制御装置を開示しており、このテンション制御装置は、フローティングローラユニットを有している。これらの両特許は、給紙における速度変化により生ぜしめられるテンションを制御しようとしており、ウェブへの湿し水及びインキの供給によるウェブのテンション変化により生ぜしめられる問題に関係していない。しかしながら、これらの両特許は、ウェブテンションを制御するための可能なダンサローラ配列を示すものとして、引用によりここに組み込まれる。

発明が解決しようとする課題

本発明の目的は、白ウェブモードと印刷モードとの移行時に、印刷ユニットの下流を含む印刷機全体を通じて、より安定したテンションを提供することである。

課題を解決するための手段

本発明は、印刷機のウェブのテンションを制御するための方法において、前記印刷機が、給紙部と、印刷ユニットと、折り機とを有しており、前記方法が、
印刷ユニットが白ウェブモードから印刷モードへ変化したときに給紙部と印刷ユニットとの間のウェブの給紙テンションを増大させ、
印刷ユニットが印刷モードから白ウェブモードへ変化したときにウェブの給紙テンションを低下させることを含んでいる。

白ウェブ（非印刷モード）から被印刷ウェブ（印刷モード）への変化により生ぜしめられる移行時に給紙テンションを増大又は低下させることにより、印刷ユニット下流の印刷機のセクションにおけるテンションを、より一定のレベルに保持することができ、これにより、被印刷製品におけるウェブの破断及び欠陥を減じることができる。給紙部におけるテンションの変化は、より少ない印刷妨害を生じ、ウェブにまだインキ及び湿し水が提供されていないので、ウェブ破断の危険性もあまり大きくない。

本発明は、印刷ユニット下流においてウェブにテンションがほぼ一定に維持されるというステップを有すると有利である。

テンションレベルは、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）によって様々な印刷機セクションに接続されたＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）によって制御されると有利である。テンション制御は、例えば、引用によりここに組み込まれる米国特許第４８３８４９８号及び米国特許第５７９１５４１号において使用されているものと同様のダンサーローラを使用して、及び／又はウェブにおいてニップを形成するローラを含む様々なローラの速度を駆動制御装置によって制御することによって提供することができる。ＰＬＣのＰＩＤ制御アルゴリズムは、様々なウェブ区分におけるテンションを設定するために使用されると有利であり、この場合情報がＬＡＮを通じて伝送される。外部コントローラが、例えばＲＳ２３２バスを介してＰＬＣを制御してよい。外部コントローラは、例えば、ＰＥＮＴＩＵＭベースのパーソナルコンピュータであってよい。

有利には、印刷機は、ウェブが乾燥ユニットを通過した後にウェブを冷却するための冷却ユニットを有している。したがって、印刷ユニットを通過した後、ウェブは、まず冷却ユニットにおけるニップに接触し、これにより、ウェブの、印刷ユニットから冷却ユニットまでの区分を規定する。次いで、ウェブは、冷却ローラを越えてスリッタにまで通過し、スリッタもニップを提供しており、これにより、冷却ユニットからスリッタまでの区分までを規定する。スリッタから、裁断ユニットを有する折り機までは、スリッタから折り区分までの区分が規定される。スリッタが設けられていない場合には、冷却ユニットから折り機までの区分が規定される。

本発明は、印刷モードと白ウェブモードとの移行時でさえも、印刷機の様々な別個に規定されたウェブの区分のそれぞれにおけるテンションを設定し、印刷ユニット下流のテンション安定性を提供することができる。有利には、本発明による方法は、印刷ユニット下流における白ウェブモードと印刷ウェブモードとのテンションをほぼ同値に設定する。ウェブのテンションがほぼ同じであるとは、ここでは、ウェブテンションが、紙継ぎ及び洗浄作業等の小さな妨害により惹起されるもの以外のものによって変化することはないことを意味する。

本発明は、ウェブ印刷機をも提供し、このウェブ印刷機には、印刷したい材料のウェブを提供するための給紙部と、ウェブを印刷するための少なくとも１つの印刷ユニットと、ウェブを折丁に裁断するための折り機と、給紙部と印刷ユニットと印刷ユニットと折り機との間のウェブのテンションを制御するための制御装置とが設けられている。少なくとも１つの印刷ユニットは、印刷モードと白ウェブモードとを有しており、制御装置は、印刷モードと白ウェブモードとの移行に関連して、給紙部と少なくとも１つの印刷ユニットとの間のテンションを制御する。

有利には、ウェブ印刷機はさらに、印刷ユニットと折り機との間に配置された冷却ユニットとスリッタとを有している。給紙部から折り機までの印刷機の各区分におけるテンションを制御しかつ設定するために、ＬＡＮが構築されていてよい。この制御は、ダンサーローラを使用して、又は給紙部と印刷機を通じての様々なニップとにおける速度を制御することによって行われる。印刷ニップは、通常、概してウェブと同じ速度で走行するように設定されており、必ずしも制御装置によって制御されない。

制御装置は、外部制御装置によってさらに制御されるＰＬＣであると有利である。制御装置は、印刷ユニットの印刷モード状態において、様々なウェブ区分におけるテンションに関する入力を受け取る。

図２は、本発明による印刷機１０を概略的に示している。スプライサ給紙ユニット１２は、第１のウェブ８と第２のウェブ９とを含む二重のウェブを提供する。第１のウェブ８は印刷ユニットの第１のセット１４を通過するのに対し、第２のウェブ９は印刷ユニットの第２のセット１６を通過する。印刷ユニットのそれぞれのセット１４，１６は、４色印像を印刷することができ、各印刷ユニットは、ゴム胴及び版胴を有するオフセット平版印刷ユニットであってよい。次いで、ウェブ８，９は、それぞれ乾燥ユニット２０，３０を通過し、この乾燥ユニットにおいてはこれらのウェブは通常接触されず、加熱及び乾燥されるのみである。次いで、ウェブ８，９はそれぞれ冷却ユニット２２，３２へ進行し、これらの冷却ユニットにおいてウェブは第１の冷却ニップを通過し、冷却出口ローラにおいて排出される。

次いで、ウェブ８，９は、ウェブを部分的に裁断することができるスリッタユニット３４へ進行するが、ウェブは依然としてスリッタニップを通過する。折り機３６は、組み合わされたウェブを折丁に裁断することができる。

さらに、印刷機は、ＬＡＮ４０に接続されたＰＬＣ５０を有している。冷却ローラを通過するウェブ速度を制御するために、駆動制御装置５２が設けられていてよい。ＰＬＣ５０は、外部制御装置６０、例えばパーソナルコンピュータによって制御及びプログラムすることができる。

二重ウェブ印刷機が上に説明されているが、本発明は、単一ウェブ印刷機においてもうまく働く。

図２は、本発明のための印刷機１０の様々な区分における印刷モード中の可能な所望のテンションを示している。給紙部１２と印刷ユニット１４，１６との間では、ウェブ８，９に対する３〜４ポンド毎線形インチ（pound per linear inch、pli）のテンションが望ましいのに対し、印刷ユニット１４，１６と冷却ユニット２２，３２とのそれぞれの間では、２〜３ｐｌｉのテンションが望ましく、また、冷却ユニット２２，３２と折り機との間では、１．５〜２ｐｌｉのテンションが望ましい。

テンションは、ＬＡＮ４０を介して制御されるダンサーローラを使用して及び／又はＬＡＮ４０を介して駆動ニップを制御することによって設定されてよい。駆動ニップを制御することによって又はダンサーローラを移動させることによって、印刷モード及び白ウェブモードにおけるテンションが、当該技術分野において知られているように、制御されてよい。この目的のためにはＰＩＤ制御アルゴリズムの使用が特に有利である。

所望のテンションは、印刷機のタイプや、使用される紙又はその他のウェブ材料のタイプに応じて異なってよい。

図３に示したように、白ウェブ中のテンションを、ＰＬＣを使用して印刷機の様々な区分において設定することができる。例えば、スリッタから折り機までの区分は、最初に、線７１によって示したように約１．４ｐｌｉに設定されていてよく、冷却ユニットから折り機までの区分は、線７２によって示したように、１．７ｐｌｉに設定されていてよく、給紙部から冷却ユニットまでは、線７３及び７４によって示したように２．５ｐｌｉに設定されてよく、前記線７３及び７４は、白ウェブ中は印刷ニップが機能していないので重なっている。

制御装置５０が、白ウェブが胴入れ又は印刷モードに変更される、すなわち印刷を開始しようとすることを示す信号を受け取ると、制御装置が、ダンサーローラを有していてよいスプライサ給紙ユニットにインパルス信号を送信し、これにより、線７４によって示されているように、給紙部のテンション設定点を２．５ｐｌｉから４．０ｐｌｉにまで上昇させる。このインパルス及び突然のテンション上昇は、印刷インキ及び湿し水がウェブに提供されることにより惹起されるテンションの低下を補償し、これにより、印刷ユニット下流のウェブのテンションを、線７１，７２及び７３によって示したように、比較的安定に維持することができる。望ましい実際のテンション上昇は、印刷速度、印刷機タイプ、使用される紙のタイプに応じて異なることができ、実際の試運転に基づき部分的に又は全体的に予め決定されてもよいし、推測的方法に基づくこともできる。

必要ならば、印刷ユニット下流の区分におけるウェブテンションを、テンションを維持するためにＰＬＣを介して僅かに調節することができるが、印刷中のテンションの大きな変化は望ましくない。印刷及び裁断の質が悪影響を受けるおそれがあるからである。

印刷ユニットが白ウェブモードに戻ると、給紙部から印刷ユニットまでの区分におけるテンションが減少され、これにより、印刷ユニット下流のウェブは、概して、印刷作業の終了によって影響されない。

本発明は、印刷作業において利点を提供する。なぜならば、ウェブの破断及び印刷の欠陥がしばしば生じる、印刷機の印刷ユニット下流の区分が、より安定したテンション環境を実現するからである。

有利な実施例では、テンションは、給紙ユニットにおいて、ＰＬＣへの入力である、印刷速度に関してテンション設定点を変更することによって制御される。冷却ローラから折り機までの領域は、スパンテンション（span tension）を入力とし、冷却ゲイン（chill gain）を出力として、ＰＩＤ制御アルゴリズムを使用して制御されてよい。このように、テンションは、冷却駆動モータを加速又は減速することにより調節することができる。印刷機の別の区分におけるニッピングローラの連続を、テンション調節を最適化するために、例えば、冷却区分におけるニップローラに係合することによって、制御することもでき、冷却ゲインにおける変化に対する応答が増大されてよい。ＰＬＣからの命令は、ニップローラへのオン／オフ命令及び、冷却ゲイン命令及び／又はテンション設定点命令であってよい。

ここでは、「白ウェブモード」は、ウェブが印刷されずに走行する場合のモードとして定義される。

従来の印刷機の様々な区分におけるウェブテンションを示すグラフであり、冒頭の従来の技術の部分で説明されている。 本発明による印刷機を示す概略図である。 本発明による印刷機におけるウェブテンションを示すグラフである。

８ 第１のウェブ、 ９ 第２のウェブ、 １０ 印刷機、 １２ スプライサ給紙ユニット、 １４ 印刷ユニットの第１のセット、 １６ 印刷ユニットの第２のセット、 ２０，３０ 乾燥ユニット、 ２２，３２ 冷却ユニット、 ３４ スリッタユニット、 ３６ 折り機、 ４０ ＬＡＮ、 ５０ ＰＬＣ、 ５２ 駆動制御装置、 ６０ 外部制御装置

Claims (10)

1. 印刷機のウェブのテンションを制御する方法において、前記印刷機が、給紙部と、印刷ユニットと、折り機とを有しており、前記方法が、
   ウェブが印刷ユニットを通過し続ける非印刷モードから印刷モードに変化したことを示す信号に応答して給紙部と印刷ユニットとの間のウェブのテンションを増大させ、
   印刷モードから非印刷モードへ変化したことを示す信号に応答して給紙部と印刷ユニットとの間のウェブのテンションを減少させ、
   非印刷モードから印刷モードへの変化時に、印刷ユニット下流のウェブのテンションがほぼ同じ値を維持するように、給紙部と印刷ユニットとの間のウェブのテンションを増大させることを特徴とする、印刷機のウェブのテンションを制御する方法。
   
2. 給紙部と印刷ユニットとの間のウェブの前記テンションが、プログラマブルロジックコントローラを介して制御される、請求項１記載の方法。
   
3. 前記プログラマブルロジックコントローラが、ＬＡＮに接続されている、請求項２記載の方法。
   
4. 非印刷モードから印刷モードへの変化時に、印刷ユニットの下流のウェブのテンションをほぼ同じ値に維持するために、印刷ユニット下流のテンションがプログラマブルロジックコントローラによって制御される、請求項１記載の方法。
   
5. ウェブ印刷機において、
   印刷したい材料ウェブを提供するための給紙部と、
   前記ウェブを印刷するための少なくとも１つの印刷ユニットとが設けられており、該印刷ユニットが、印刷モードと、ウェブが印刷ユニットを通過し続ける非印刷モードとを有しており、
   ウェブを折丁に裁断するための折り機と、
   給紙部と印刷ユニットとの間のウェブのテンション及び印刷ユニット下流のテンションを制御するための制御装置とが設けられており、該制御装置が、印刷モードと非印刷モードとの移行を示す信号に応答して、給紙部と少なくとも１つの印刷ユニットとの間のテンションを制御するようになっており、
   前記制御装置は、ウェブが印刷ユニットを通過し続ける非印刷モードから印刷モードに変化したことを示す信号に応答して給紙部と前記少なくとも１つの印刷ユニットとの間のウェブのテンションを増大させ、前記制御装置は、印刷モードから非印刷モードへ変化したことを示す信号に応答して給紙部と前記少なくとも１つの印刷ユニットとの間のウェブのテンションを減少させ、
   非印刷モードから印刷モードへの変化時に、印刷ユニット下流のウェブのテンションがほぼ同じ値を維持するように、給紙部と印刷ユニットとの間のウェブのテンションを増大させることを特徴とする、ウェブ印刷機。
   
6. 印刷ユニットと折り機との間に配置された冷却ユニットとスリッタとが設けられている、請求項５記載のウェブ印刷機。
   
7. 前記制御装置に接続されたＬＡＮが設けられている、請求項５記載のウェブ印刷機。
   
8. 前記制御装置がプログラマブルロジックコントローラである、請求項５記載のウェブ印刷機。
   
9. 前記制御装置が、印刷モード及び印刷機速度に関連した入力を受け取るようになっている、請求項５記載のウェブ印刷機。
   
10. 前記ウェブ印刷機が、オフセット平版印刷機である、請求項５記載のウェブ印刷機。

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