JP6824540B2 - レーザーによるアニロックスローラの清掃機械及びレーザーの焦点をアニロックスローラの直径に自動調整する方法 - Google Patents

Description

本発明は、フレキソ印刷機のアニロックスローラに関し、より具体的には、レーザー技術によりアニロックスローラを清掃するための作動方法及び機械の改良に関する。

フレキソ印刷は、クリシェと呼ばれる凸部のある可撓性プレートを使用する印刷技術であり、複数の支持体又は非常に多様な様々な印刷素材に適応することができる。

この印刷システムでは、速い乾燥速度を特徴とする液体インクが使用される。この速い乾燥速度は、他の印刷システムと比較して、低コストで大量の印刷を可能にする。

印刷機は通常は回転式であり、この印刷システムと他の印刷システムの主な違いは、クリシェがインクを受ける方法である。一般に、ゴム又はポリウレタンやウレタンなどの他の材料で作られた回転ローラは、アニロックスローラと呼ばれる別のシリンダーとの接触により回転ローラに移されるインクを受け取り、スクレーパーがそのローラから余分なインクを除去する。

アニロックスローラは、機械的に彫刻されたクロムめっき鋼又はレーザーにより彫刻されたセラミックから作られ、表面に微細な大きさの胞状部又は穴があり、それにより整然とした均一なインクの薄い層をクリシェに付着させる。その後に、クリシェはインクを印刷媒体に転写する。

時間が経つにつれて、微細な大きさの胞状部又は穴が乾燥したインクで覆われ、ローラの有効性、特にその場所の体積が減少するため、定期的に清掃する必要がある。

一般的に、アニロックスローラは溶媒洗浄、ソーダ混合、及び超音波の方法の３つの異なる手法で清掃される。これらの有効性は限られている。

多くのインクは一般的な溶剤に耐性がある。また、環境への悪影響のため、一部の溶媒は使用できない。セラミックのアニロックスローラでは、一部の溶媒がセラミックコーティングの細孔を貫通してローラの金属コアを攻撃し、それによりセラミックコーティングが金属コアから分離され得る。超音波及びソーダでの清掃は、セラミック自体が物理的に損傷し得る。

一般的なアニロックスローラの清掃方法の代わりとして、アニロックスローラの表面のレーザーでの清掃に基づく新しい方法が開発された。

この装置は、アニロックスローラ及びレーザー共振器を支持する機械構造によって構成される。その機械構造は、アニロックスローラを回転させながら、レーザー共振器が微細な大きさの胞状部又は穴に堆積した乾燥インク及び破片を分離して揮発させる。

アニロックスローラの表面のレーザー走査に基づくアニロックスローラの清掃とメンテナンスに関する様々な発明が、現在知られている。

特許文献１は、レーザー共振器を使用してアニロックスローラを清掃する機器を記載し、それはアニロックスローラを回転させる第１の駆動モータと、ガイドにスライド可能に固定されたレーザービームを投射するレーザー共振器と、レーザービームの拡大器と、セラミック又はクロムのコーティングに影響を与えることなく胞状部に含まれるスラグが分離されるようにして、拡大されたレーザービームをアニロックスローラの表面に向けるレンズと、レーザービームの焦点に向けられて、緩んだスラグを除去する送風装置と、アニロックスローラの縦軸と平行な軸方向にレーザー共振器、ビーム拡大器及びレンズを動かす第２の駆動モータと、レンズに関連付けられた軸受とを含み、その軸受は、レーザービームの焦点がアニロックスローラの表面に当たるようにして適切な距離を保ちながら、アニロックスローラの表面を移動する。

特許文献２は、レーザー共振器を含む、アニロックスローラを清掃するための機器を記載しており、レーザー共振器は光学系を介してレーザービームを鏡に向けて放射し、その鏡はレーザービームをアニロックスローラに向ける。分離れたスラグは、吸引ホースを通じて除去される。

特許文献３は、異なる作動方式を確立するアニロックスローラを清掃するための機器を記載する。この場合には、レーザー共振器はレーザービームを放射し、レーザービームは光ファイバを通じて複数の清掃ヘッドに導かれ、清掃ヘッドはアニロックスローラの表面の領域に元のビームの一部を当てる。

特許文献４は、レーザー放射によるアニロックスローラの清掃装置を記載し、そこではレーザー共振器のビームがアニロックスローラの表面を直接彫り、スラグは接着要素に含浸されたバンドによって除去される。

特許文献５は、請求項１の序文に記載されたレーザーによるアニロックスローラ及び円筒面の清掃システムを説明し、清掃されるローラが支持及び回転される回転システムと、ろ過システムと、ユーザーインターフェースを備えた制御器とを保持する機械構造を有する。それはまた、ローラの残留物を除去するために必要な出力でビームを発射するレーザー共振器を有する。このレーザーは、円筒状の清掃表面と平行にかつローラの回転速度に同期して適切な速度で進む直線変位システムに固定されることで、ビームが表面全体に及ぶ。

特許文献６は、ＹＡＧレーザーから光ファイバに供給されるレーザービームの使用を伴う清掃方法を記載している。光ファイバは、印刷シリンダー全体にビームを掃射する。波長、出力レベル及びパルス幅は、印刷シリンダーの汚れの種類とシリンダー自体の組成に応じて設定されることができる。ビームエネルギーは、０.５Ｊ／ｃｍ ^２ の漸次的変化と１０〜１００Ｈｚのパルス周波数で変化させることができる。

これらの装置の清掃能力は、従来の方法である溶剤での洗浄、ソーダブラスト及び超音波の方法よりもはるかに高い。しかし、アニロックスローラの汚れの程度に応じて複数回のパス又は掃射を行う必要があるため、動作時間が長くなる。

レーザービームの掃射速度は、共振器の出力と放射周波数の組み合わせによって制限される。出力が高いほど清掃能力は高くなるが、同時に清掃領域の温度が高くなり、ローラの表面が損傷するという理由から限界が設定される。同様に周波数が高いほど清掃能力は高くなるが、共振器の設備コストが大幅に増加する。

共振器の同じ出力及び周波数で動作時間を短縮するアニロックスローラの清掃装置を開発することが、有益であり望ましい。

アニロックスローラのレーザー清掃システムの別の問題は、アニロックスローラの表面に焦点を合わせるために、アニロックスローラの直径にビームの焦点距離を適合させることである。この適合は、通常は２つの方法による。１つは、アニロックスローラの表面に対してレーザービームの焦点を半径方向へ移動させることができるマイクロメトリックシャフトにより手動で行う。このシステムは、部品の摩耗や振動によるずれなどにより、手動で機械調整をするという欠点を有する。

２つ目の調整方法は、ユーザーインターフェースを通じてアニロックスローラの特性が取り込まれる電子システムを装置が組み込み、それによりソフトウェアプログラムがビームの焦点の適切な座標を決定して、ビームの焦点を計算された位置に半径方向に移動させるサーボモータを駆動することについて支援される。このシステムは、データ入力での誤りの可能性という欠点を有し、これは焦点を間違った座標に配置することになり、その結果としてレーザー走査の作動性が低下又はゼロになる。

オペレーターの介入なしに焦点を自動調整する手段を組み込むことは有益である。

アニロックスローラのレーザー清掃システムの別の問題は、アニロックスローラがその支持台で適切に回転しているかどうかを判断する手段の欠如である。アニロックスローラの駆動ローラの摩耗により、回転軸の引っ掛かりが起こり、アライメントの欠如又はアニロックスローラの表面の凹凸により、これが正常でない回転や停止さえ起こすことがあり、それにより修復できない程に損傷される、アニロックスローラの表面のレーザービームへの過剰な暴露が生じる。

アニロックスローラの回転が正常でないか又は誤って停止した場合に、レーザー走査を停止する安全手段を組み込むことは有益である。

米国特許第６３５４２１３号明細書 ドイツ国特許第４４２７１５２号明細書 ドイツ国特許出願番号第１０２０１１０１３９１０号明細書 ドイツ国特許出願番号第１０２０１５１１０８７７号明細書 スペイン国特許出願公開第２３９００３９号明細書 フランス国特許出願公開第２７６０４０３号明細書

本発明は、請求項１に記載のアニロックスローラを清掃するための機械、及び請求項４に記載のアニロックスローラの直径にレーザーの焦点を自動調整する方法に関し、上述した欠点に関して次の利点を有する。
−共振器の出力及び周波数が同じ場合に、動作時間が短縮される。
−アニロックスローラの回転が安定していないか又は誤って停止した場合に、清掃動作を停止することができる安全手段を含む。
−アニロックスローラの直径にレーザーの焦点を自動調整する手段を含み、位置決めでの人的エラーの可能性を回避する。

革新的なレーザーでのアニロックスローラの清掃機械は、その機械のすべての構成要素を固定する機械構造からなり、そこではアニロックスローラは、２つの駆動ローラといくつかのフリーローラによって形成された台の上で、それらの間に配置される。

この機械構造は、共通の第１の可動支持体に独立して取り付けられた２つ以上のレーザーモジュールで構成されたマルチレーザーヘッドを有し、２つ以上のレーザーモジュールの間隔を調整することを可能にする。マルチレーザーヘッドは、垂直方向に移動可能なブラケットを介して水平スライド移動部に取り付けられる。

各レーザーモジュールには、レーザービームを放射するレーザー共振器が組み込まれており、その焦点は２つの駆動ローラの回転軸から等距離の鉛直面に位置する。このデータは、この方法ではレーザービームが胞状部の底に垂直に衝突し、スラグを分離及び揮発させる能力が限られる、十分な能力でその光放射が届かない暗い領域を生じないため、非常に重要である。レーザーモジュールに組み込まれている別の装置は、可撓性のホースの一端に接続された垂直管によって形成された吸引要素であり、可撓性のホースの他端は共通の吸引システムに接続される。その垂直管は、レーザービームの焦点方向を向いたノズルで終わる。

マルチレーザーヘッドは２つ以上のレーザーの焦点を生成するため、そのヘッドの１回のパス又は掃射は従来のレーザー機械の２回以上の掃射に相当し、同程度の清掃に達するために必要な掃射が少なくなる。これにより、共振器の同じ周波数及び出力に対して、動作時間の少なくとも４５％の短縮がもたらされる。

また、本発明は、アニロックスローラの回転が安定していないか又は誤って停止した場合に、清掃動作を停止することができる手段の組み込みを想定している。

具体的には、これらの手段は、台のフリーローラの１つで構成されたホイール、又は台の２つの駆動ローラの間に配置された、第２の可動支持体に取り付けられたホイールで構成される。このホイールは、その機械の電子システム及び緊急停止システムに繋げられたエンコーダー又はその他の動作検知器に関連付けられている。

その作動方式は簡単かつ効果的である。アニロックスローラを２つの駆動ローラの間に配置すると、アニロックスローラは上記ホイール又は台のフリーローラと接触する。駆動ローラがアニロックスローラを回転させると、これが次にアニロックスローラの動きによってのみ回転できるそのホイールを回転させる。これらの状況下で、そのホイールはエンコーダー又は動作検知器を作動させ、エンコーダー又は動作検知器はシステムのオペレーターにテレメトリ送信し、システムのオペレーターが動きの存在及びその特性を判断する。駆動ローラの作動中において、アニロックスローラで検出された動きが予想通りでないか又は動きが検出されないならば、電子システムは正常でない状況とみなしてマルチレーザーヘッドの緊急停止を実行し、過剰な暴露によりレーザービームがシリンダーの表面を損傷させることを防ぐ。

本発明の別の態様は、オペレーターの介入を必要とせずにアニロックスローラの直径を正確に検出することができ、レーザービームの焦点をアニロックスローラの表面に合わせるために、検出された測定値に基づいてマルチレーザーヘッドを適切な位置に移動させる、レーザーの焦点をアニロックスローラの直径に自動調整する方法及び手段に関する。

これらの手段は、上記ホイールの第２の可動支持体の位置又はこの機能のための特定の支持体の位置を明らかにする検出要素によって構成される。そのホイールの第２の可動支持体又はこの機能のための特定の支持体は、台の２つの駆動ローラの間に配置されて、そのホイール又は特定のホイールがアニロックスローラの表面と接触した時に、アニロックスローラによって変位される。

レーザーの焦点をアニロックスローラの直径に自動調整するその新しい方法は、自動調整手段に取り入れられた、第２の可動支持体の変位がアニロックスローラの直径に比例するという仮定に基づく。そのためその変位を測定することによりアニロックスローラの直径を推定することができ、その機能を実行するためにアニロックスローラに対して適切な高さに配置されるまでのマルチレーザーヘッドの移動距離が計算されることができる。

その作動は次のとおりである。アニロックスローラを２つの駆動ローラの間に配置すると、アニロックスローラが上記ホイールに接触してそのホイールを押し、第２の可動支持体をそのガイドに沿って安定した位置まで下げる。

次に、検出要素が第２の可動支持体の下降区域を測定し、テレメトリによりその機械の電子システムによって受信され、その電子システムは、これらのデータとレーザービームの焦点距離に対応する既知の変数とに基づいて、焦点がアニロックスローラの表面に位置するためにマルチレーザーヘッドが移動しなければならない距離を推定し、次にマイクロメトリックシャフトのサーボモータを動かしてマルチレーザーヘッドを適切な位置に配置する。

ホイールが、アニロックスローラの回転の検知器要素と、レーザーの焦点の自動調整手段の構成要素の２つの機能を果たす構成での、構成要素の組み立て及び清掃位置にあるアニロックスローラを示す機械の斜視図である。 最大許容直径のアニロックスローラを備えたその機械の側面図である。 最小許容直径のアニロックスローラを備えたその機械の側面図である。図２と図３の間で見ることができるその機械の構成要素の位置の違いは、アニロックスローラの直径が上記ホイールの支持体の変位に比例することを示す。 レーザーモジュール及び生成されるレーザービームの形状の概略図である。 支持体における２つのレーザーモジュールのマルチレーザーヘッドを示す。 図６及び図７は、２つのレーザーモジュールのマルチレーザーヘッドの手法を示し、そこでは２つの生成されたレーザービームを見ることができる。図６の例は、レーザーの焦点間が最小距離である位置を示す。 図７の例では、焦点間の距離は最大である。 第２の可動支持体に取り付けられた上記ホイールの詳細図である。 アニロックスローラの回転が安定していないか又は誤って停止した場合に清掃動作を停止することができる安全手段と、アニロックスローラの直径へのレーザーの焦点の自動調整手段の作動体系を示す。 上記ホイールがフリーローラの１つによって構成されている構成での、構成要素の組み立て及び清掃位置にあるアニロックスローラを示す機械の斜視図である。

本発明は、機械構造（１）で構成されたアニロックスローラの清掃機械における改良からなり、機械構造（１）はその機械のすべての構成要素を固定し、そこではアニロックスローラ（２）が、２つの駆動ローラ（３）と、他のフリーローラ（２７）とによって形成された台に乗る。

この機械構造は、第１の可動支持体（７）の水平ガイド（６）に取り付けられた２つのレーザーモジュール（５）からなるマルチレーザーヘッド（４）を有する。

マルチレーザーヘッド（４）は、垂直方向に移動可能なブラケット（９）を介して水平スライド移動部（８）に取り付けられている。

水平スライド移動部（８）は、機械構造（１）と一体である移動部ガイド（１２）に従ってアニロックスローラ（２））の縦軸に沿って平行に移動し、電動ウォーム（１３）によって動かされる。

ブラケット（９）は、水平スライド移動部（８）に配置されてサーボモータ（１１）によって駆動される垂直方向のマイクロメトリックシャフト（１０）に連結され、それによりマイクロメトリックシャフトの左右の回転に応じて、マルチレーザーヘッド（４）を備えた第１の可動支持体が（７）が、制御された上昇又は下降を行う。

サーボモータ（１１）は、その機械の電子システム（２２）に作用可能に接続されて、そこから命令される。

各レーザーモジュール（５）は、レーザービーム（１５）を放射するレーザー共振器（１４）を組み込み、レーザービーム（１５）の焦点（１６）は、２つの駆動ローラ（３）の回転軸から等距離の鉛直面に位置する。各レーザーモジュール（５）はまた、可撓性のホース（１９）に接続された垂直管（１７）によって形成された吸引要素を組み込み、垂直管（１７）は焦点（１６）に向けられたノズル（１８）で終わる。この吸引要素は、レーザービーム（１５）の作用によりアニロックスローラの表面から分離した残留物を吸収する。

示されているマルチレーザーヘッド（４）は２つの近接する焦点（１６）を生成し、その間隔は第１の可動支持体（７）のガイド（６）に沿ってレーザーモジュール（５）を動かして修正されることができ、最も近い位置（図６）と最も離れた位置（図７）の間の位置を設定する。焦点（１６）間の分離距離により、２番目のレーザー走査の作動に入る時間を制御することができる。

更に、本発明は、ガイド（２６）によって移動可能な第２の可動支持体（２０）に取り付けられたホイール（２８）を組み込み、ホイール（２８）は牽引ローラ（３）の間に配置され、その機械の電子システム（２２）及び緊急停止（２３）に作用可能に接続されたエンコーダ（２１）を動かす。

ホイール（２８）は、アニロックスローラ（２）の表面と接触して、アニロックスローラ（２）と共に回転し、同時にその機械の電子システム（２２）によって受信及び分析されるテレメトリをもたらすエンコーダー（２１）を引っ張る。

そのシステムが動きの存在を検出している間、マルチレーザーヘッド（４）は作動状態（２４）のままである。

そのシステムが動きを検出しない場合、又は検出された動きが正常でない場合、その機械の緊急停止（２３）が作動する。

本発明の別の実施形態は、アニロックスローラ（２）の直径へのレーザー焦点（１６）の自動調整手段の組み込みに関する。

これらの自動調整手段は、第２の可動支持体（２０）の変位を測定する検出要素（２５）からなる。

その検出要素は、先のものによってもたらされるテレメトリを受信して分析するその機械の電子システム（２２）に作用可能に接続されている。

第２の可動支持体（２０）が下降した区域は、２つの駆動ローラ（３）の間に置かれたアニロックスローラ（２）の直径に比例し、かつレーザービームの焦点距離が既知のパラメーターであるため、その機械の電子システム（２２）は、アニロックスローラ（２）の表面に焦点（１６）が配置されるようにしてマルチレーザーヘッド（４）が移動する距離を推定して、マイクロメトリックシャフト（１０）のサーボモータ（１１）を回転させてその位置にマルチレーザーヘッド（４）を動かす。

１ 機械構造
２ アニロックスローラ
３ 駆動ローラ
４ マルチレーザーヘッド
５ レーザーモジュール
６ 水平ガイド
７ 第１の可動支持体
８ 水平スライド移動部
９ ブラケット
１０ マイクロメトリックシャフト
１１ サーボモータ
１２ 移動部ガイド
１３ ウォーム
１４ レーザー共振器
１５ レーザービーム
１６ 焦点
１７ 垂直管
１８ ノズル
１９ 可撓性のホース
２０ 第２の可動支持体
２１ エンコーダー
２２ 電子システム
２３ 緊急停止
２４ 作動状態
２５ 検出素子
２６ ガイド
２７ フリーローラ
２８ ホイール

Claims (4)

1. アニロックスローラのレーザーによる清掃機械であって、該清掃機械は、アニロックスローラ（２）が、２つの牽引ローラ（３）と複数のフリーローラ（２７）とによって形成された台で前記アニロックスローラ（２）の縦軸を中心に回転し、水平スライド移動部（８）が前記アニロックスローラ（２）の前記縦軸に沿って平行に移動する機械構造（１）を組み込み、前記清掃機械は、
   −第１の可動支持体（７）の水平ガイド（６）に取り付けられた２つ以上のレーザーモジュール（５）を備えたマルチレーザーヘッド（４）と、ここで第１の可動支持体（７）は、前記水平スライド移動部（８）と、前記水平スライド移動部（８）に取り付けられた垂直方向のマイクロメトリックシャフト（１０）に結合されたブラケット（９）とに取り付けられて、前記マイクロメトリックシャフト（１０）は、前記清掃機械の電子システム（２２）に作用可能に接続されたサーボモータ（１１）によって作動され、各レーザーモジュール（５）は、
   ○前記アニロックスローラ（２）の前記２つの牽引ローラ（３）の回転軸の中央に位置しかつ前記２つの牽引ローラ（３）の回転軸に沿った鉛直面に焦点（１６）が位置するレーザービーム（１５）を放射するレーザー共振器（１４）と、
   ○前記レーザービーム（１５）の前記焦点（１６）に向けられたノズル（１８）で終わる垂直管（１７）と、ここで該垂直管（１７）は可撓性のホース（１９）の一端に接続され、該ホースの他端は吸引システムに接続され、
   によって構成され、
   −動きの検出がない場合又は正常でない動きの場合に前記清掃機械の緊急停止（２３）が作動するように、前記アニロックスローラ（２）の表面と接触するホイール（２８）であって、かつ前記清掃機械の電子システム（２２）に作用可能に接続されたエンコーダー装置（２１）に関連付けられた前記ホイール（２８）によって構成された前記アニロックスローラの回転を検出する手段と、
   を含むことを特徴とするアニロックスローラのレーザーによる清掃機械。
2. 前記ホイール（２８）が取り付けられた第２の可動支持体（２０）の変位を測定する検出要素（２５）によって構成された前記アニロックスローラ（２）の直径への前記レーザーの前記焦点の自動調整手段を組み込み、前記検出要素（２５）は、前記清掃機械の電子システム（２２）に作用可能に接続され、次に前記マイクロメトリックシャフト（１０）の前記サーボモータ（１１）に接続される、請求項１に記載のアニロックスローラのレーザーによる清掃機械。
3. 前記アニロックスローラ（２）の表面と接触する前記ホイール（２８）が、前記台のフリーローラ（２７）の１つによって構成される、請求項１に記載のアニロックスローラのレーザーによる清掃機械。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のアニロックスローラのレーザーによる清掃機械の前記レーザーの前記焦点を前記アニロックスローラ（２）の直径に自動調整する方法であって、前記レーザービーム（１５）の焦点距離は既知のパラメーターであり、前記２つの牽引ローラ（３）の間に配置された前記アニロックスローラ（２）の直径に比例する、第２の可動支持体（２０）の下降区域を測定し、その測定データが前記清掃機械の電子システム（２２）によって受信され、前記電子システム（２２）は、前記焦点（１６）が前記アニロックスローラ（２）の表面に位置するために前記マルチレーザーヘッド（４）が移動しなければならない距離を推定し、前記マイクロメトリックシャフト（１０）の前記サーボモータ（１１）を動かして前記マルチレーザーヘッド（４）をその位置に配置する、方法。

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