JP6846229B2 - シート乾燥装置及び方法並びに製函機 - Google Patents

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Description

本発明は、印刷が施された段ボールシートや印刷シートなどのシートを乾燥するシート乾燥装置及び方法、並びに、シート乾燥装置を備える製函機に関するものである。
例えば、一般的な製函機は、シート材（例えば、段ボールシート）を加工することで箱体（段ボール箱）を製造するものであり、給紙部、印刷部、排紙部、ダイカット部、フォルディング部（フォルダグルア）、カウンタエゼクタ部から構成されている。この製函機では、印刷部が段ボールシートに印刷を行った後、排紙部が印刷済の段ボールシートに対して罫線を形成すると共に溝加工や糊代片加工を施した後、ダイカット部が打ち抜き加工を施すこととなる。
このとき、印刷により段ボールシートの表面に塗布されたインキなどの乾燥が不十分であると、ダイカット部による打ち抜き加工時に、ナイフによりインキが擦れて印刷不良が発生してしまう。また、このとき、ダイカット部のナイフにインキなどが付着し、次の段ボールシートの打ち抜き加工時に、段ボールシートをインキにより汚してしまうおそれがある。そこで、製函機における印刷部の下流側に乾燥装置を設け、段ボールシートに塗布されたインキを乾燥することが考えられている。製函機の乾燥装置として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。
特開平０５−１３８７７１号公報
上述した特許文献１に記載された製函機の印刷乾燥装置は、段ボールシートが印刷ユニットから印刷インキ乾燥ユニットに向かうとき、絵柄検出センサにより段ボールシートの絵柄を検出し、それに対応した印刷インキ乾燥ユニットだけを作動させることで、省エネルギーを達成するものである。この場合、絵柄が検出された領域だけ熱風を供給してインキを乾燥している。ところが、印刷部は、一般に多色刷りが可能となっており、一色刷りされた領域と多色刷りされた領域とでは、乾燥に必要な熱量が相違し、熱風供給のオンとオフだけでは、十分な省エネルギー化が図られていない。
本発明は上述した課題を解決するものであり、加熱ランプの省エネルギー化及び長寿命化を図るシート乾燥装置及び方法並びに製函機を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明のシート乾燥装置は、搬送されるシート上の水性塗料を乾燥するシート乾燥装置において、前記シートの印刷面に対向して配置される加熱ランプと、前記加熱ランプに供給する電力の電圧を調整する電圧調整部と、前記加熱ランプの定格電圧より予め設定された所定値だけ低い電圧を基準電圧として前記シート上の水性塗料の塗布量に応じて前記基準電圧を増減して前記加熱ランプの使用電圧を設定する電圧設定部と、前記加熱ランプの電圧を前記電圧調整部により前記電圧設定部が設定した使用電圧に変更する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
従って、加熱ランプの定格電圧より低い電圧を基準電圧とし、シート上の水性塗料の塗布量に応じて基準電圧を増減して加熱ランプの使用電圧を設定し、設定した使用電圧を加熱ランプに付与して加熱ランプを点灯することで、シート上の水性塗料を乾燥する。そのため、最小限のエネルギー量で水性塗料を乾燥することとなり、水性塗料の乾燥性能を維持したままで加熱ランプの省エネルギー化を図ることができると共に、加熱ランプの長寿命化を図ることができる。
本発明のシート乾燥装置では、前記基準電圧は、前記加熱ランプの定格電圧の７５％から８５％の間の電圧に設定されることを特徴としている。
従って、基準電圧を加熱ランプの定格電圧の７５％から８５％の間の電圧に設定するので、水性塗料の乾燥性能を維持したままで加熱ランプの省エネルギー化を図ることができると共に、加熱ランプの長寿命化を図ることができる。
本発明のシート乾燥装置では、前記水性塗料は、少なくとも１色以上の水性インキまたは水性ニスであり、前記電圧設定部は、前記水性塗料の重なり量が増加するほど前記基準電圧を増加して前記使用電圧を設定することを特徴としている。
従って、シート上の水性インキまたは水性ニスの重なり量が増加するほど基準電圧を増加して使用電圧を設定することで、水性インキや水性ニスが重なった領域であっても、十分な乾燥性能を確保することができる。
本発明のシート乾燥装置では、前記電圧設定部は、印刷情報に基づいて前記基準電圧を増減して前記使用電圧を設定することを特徴としている。
従って、印刷情報に基づいて基準電圧を増減して使用電圧を設定することで、印刷絵柄に応じた加熱ランプの使用電圧を設定することができ、乾燥むらを抑制することができる。
本発明のシート乾燥装置では、前記電圧設定部は、印刷情報としての前記シートの搬送速度が増加するほど前記使用電圧を増加することを特徴としている。
従って、シートの搬送速度が増加するほど使用電圧を増加することから、シートの搬送速度の増加による乾燥不足を抑制することができる。
本発明のシート乾燥装置では、乾燥後の前記シート上の水性塗料の水分量を計測する水分センサが設けられ、前記電圧設定部は、前記水分センサの計測値が予め設定された判定値より高いときに前記使用電圧を増加することを特徴としている。
従って、乾燥後のシート上の水性塗料の水分量が判定値より高いときに使用電圧を増加することで、水性塗料の乾燥のばらつきが発生しても、早期に使用電圧を増加して加熱量を増加させるため、安定した乾燥性能を維持することができる。
本発明のシート乾燥装置では、前記加熱ランプは、前記シートの搬送方向に沿うと共に前記シートの搬送方向に交差する方向に所定間隔を空けて配置される複数のランプ本体により構成され、前記電圧設定部は、前記シート上の水性塗料の塗布量に応じて前記複数のランプ本体ごとの前記使用電圧を設定することを特徴としている。
従って、シート上の水性塗料の塗布量に応じて複数のランプ本体ごとの使用電圧を設定することで、シートの幅方向でインキ塗布量が変化しても、安定した乾燥性能を維持することができる。
また、本発明のシート乾燥方法は、搬送されるシート上の水性塗料を対向して配置される加熱ランプにより乾燥するシート乾燥方法において、前記加熱ランプの定格電圧より予め設定された所定値だけ低い電圧を基準電圧に設定する工程と、前記シート上の水性塗料の塗布量に応じて前記基準電圧を増減して前記加熱ランプの使用電圧を設定する工程と、を有することを特徴とするものである。
従って、水性塗料の乾燥性能を維持したままで加熱ランプの省エネルギー化を図ることができると共に、加熱ランプの長寿命化を図ることができる。
また、本発明のシート乾燥方法は、搬送されるシート上の水性塗料を対向して配置される加熱ランプにより乾燥するシート乾燥方法において、前記シート上の水性塗料の最大塗布量に応じて前記加熱ランプの定格電圧を設定する工程と、前記シート上の水性塗料の塗布量が前記最大塗布量より減少したときに前記定格電圧と前記定格電圧の７５％の電圧の範囲で前記塗布量に応じて前記定格電圧を調整する工程と、を有することを特徴とするものである。
従って、水性塗料の乾燥性能を維持したままで加熱ランプの省エネルギー化を図ることができると共に、加熱ランプの長寿命化を図ることができる。
また、本発明の製函機は、段ボールシートを供給する給紙部と、段ボールシートに対して印刷を行う印刷部と、印刷済の段ボールシート上の水性塗料を乾燥する前記シート乾燥装置と、乾燥済の段ボールシートに罫線加工を行うと共に溝切り加工を行う排紙部と、段ボールシートを罫線に沿って折り畳むことで扁平状の段ボール箱を製造するフォルディング部と、扁平状の段ボール箱を計数しながら積み上げた後に所定数ごとに排出するカウンタエゼクタ部と、を備えることを特徴とするものである。
従って、給紙部からの段ボールシートに対して印刷部で印刷が行われ、シート乾燥装置で段ボールシート上の水性塗料が乾燥され、排紙部で罫線加工と溝切り加工が行われ、ロータリダイカッタで段ボールシートに打ち抜き加工が施され、フォルディング部で折り畳んで端部が接合されて箱体が形成され、カウンタエゼクタ部で箱体が計数されながら積み上げられる。このとき、シート乾燥装置にて、加熱ランプの定格電圧より低い電圧を基準電圧とし、シート上の水性塗料の塗布量に応じて基準電圧を増減して加熱ランプの使用電圧を設定し、設定した使用電圧を加熱ランプに付与して加熱ランプを点灯することで、シート上の水性塗料を乾燥する。そのため、水性塗料の乾燥性能を維持したままで加熱ランプの省エネルギー化を図ることができると共に、加熱ランプの長寿命化を図ることができる。
本発明のシート乾燥装置及び方法並びに製函機によれば、加熱ランプの定格電圧より低い電圧を基準電圧とし、シート上の水性塗料の塗布量に応じて基準電圧を増減して加熱ランプの使用電圧を設定するので、水性塗料の乾燥性能を維持したままで加熱ランプの省エネルギー化を図ることができると共に、加熱ランプの長寿命化を図ることができる。
図１は、本実施形態の製函機を表す概略構成図である。 図２は、本実施形態のシート乾燥装置を表すブロック構成図である。 図３は、インキ塗布状態と加熱ランプの加熱状態の関係を表す概略図である。 図４は、インキ及びニスの乾燥に必要なランプ波長を表すグラフである。 図５は、ランプ放射強度の低下によるランプ波長の変化を表すグラフである。 図６は、ランプ電圧に対する乾燥性能、ランプ省エネ倍率、ランプ寿命倍率を表すグラフである。 図７は、水膜厚に対する必要なランプ電圧を表すグラフである。 図８は、従来シート乾燥装置と本実施形態のシート乾燥装置との作用効果の比較を表す表である。
以下に添付図面を参照して、本発明に係るシート乾燥装置及び方法並びに製函機の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
本実施形態は、本発明のシート乾燥装置及び方法を製函機に適用して説明する。図１は、本実施形態の製函機を表す概略構成図である。
本実施形態において、図１に示すように、製函機１０は、段ボールシート（シート）Ｓを加工することで段ボール箱（箱体）Ｂを製造するものである。この製函機１０は、段ボールシートＳ及び段ボール箱Ｂを搬送する搬送方向Ｄに直線状をなして配置された給紙部１１、印刷部２１、排紙部３１、ダイカット部４１、増速部５１、フォルディング部６１、カウンタエゼクタ部７１から構成されている。
給紙部１１は、段ボールシートＳを１枚ずつ送り出して一定の速度で印刷部２１に送るものである。この給紙部１１は、テーブル１２と、前当て１３と、供給ローラ１４と、吸引装置１５と、フィードロール１６とを有している。テーブル１２は、多数枚の段ボールシートＳを積み重ねて載置可能であると共に、昇降可能に支持されている。前当て１３は、テーブル１２上に積み重ねられた段ボールシートＳの前端位置を位置決めすることができ、下端部とテーブル１２との間に１枚の段ボールシートＳが通過可能な隙間が確保されている。供給ローラ１４は、テーブル１２に対応して段ボールシートＳの搬送方向Ｄに複数配置されてなり、テーブル１２が下降したときに、積み重ねられた多数枚の段ボールシートＳのうちの最下位置にある段ボールシートＳを前方に送り出すことができる。吸引装置１５は、積み重ねられた段ボールシートＳを下方、つまり、テーブル１２や供給ローラ１４側に吸引するものである。フィードロール１６は、供給ローラ１４により送り出された段ボールシートＳを印刷部２１に供給することができる。
印刷部２１は、段ボールシートＳの表面に多色刷り（本実施形態では、４色刷り）を行うものである。この印刷部２１は、４つの印刷ユニット２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄと、１つのニス塗布ユニット２１Ｅが直列をなして配置され、段ボールシートＳの表面に４つのインキ色を使用して印刷を行い、その上にニスを塗布することができる。各印刷ユニット２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ及びニス塗布ユニット２１Ｅは、ほぼ同様に構成され、印刷シリンダ２２、インキ供給ロール（アニロックスロール）２３、インキチャンバ２４、受ロール２５を有している。印刷シリンダ２２は、その外周部に印版２６が取付けられ、回転可能に設けられている。尚、塗布ユニット２１Ｅの場合は、印刷シリンダ２２がコータ胴、インキ供給ロール（アニロックスロール）２３がコータ着けローラとなる。インキ供給ロール２３は、印刷シリンダ２２の近傍にて印版２６に対接するように配置され、回転可能に設けられている。インキチャンバ２４は、水性塗料としての水性インキ（または、水性ニス）を蓄えるものであり、インキ供給ロール２３の近傍に設けられている。受ロール２５は、印刷シリンダ２２との間で段ボールシートＳを挟持することで、所定の印圧を付与しながら搬送するものであり、印刷シリンダ２２の下方に対向して回転可能に設けられている。
また、印刷部２１のニス塗布ユニット２１Ｅより下流側に位置して乾燥部（シート乾燥装置）２１Ｆが配置されている。この乾燥部２１Ｆは、後述するが、搬送される段ボールシートＳ上の水性インキや水性ニスを加熱ランプとエアにより乾燥するものである。
排紙部３１は、段ボールシートＳに対して、スロッタ装置により罫線加工と切断加工と溝切り加工と糊代片加工を施すものである。この排紙部３１は、第１罫線ロール３２と、第２罫線ロール３３と、第１スロッタヘッド３４と、第２スロッタヘッド３５と、スリッタヘッド３６を有している。第１罫線ロール３２と第２罫線ロール３３は、段ボールシートＳの裏面（下面）に罫線加工を施すものである。第１スロッタヘッド３４と第２スロッタヘッド３５は、段ボールシートＳにおける所定の位置に溝切り加工を行うと共に、糊代片加工を行うものである。スリッタヘッド３６は、第２スロッタヘッド３５に隣接して設けられ、段ボールシートＳにおける幅方向の端部を切断するものである。
ダイカット部４１は、段ボールシートＳに対して、手穴などの打ち抜き加工を施すものである。このダイカット部４１は、上下一対の送りロール４２と、アンビルシリンダ４３及びナイフシリンダ４４を有している。送りロール４２は、段ボールシートＳを上下から挟持して搬送するものであり、回転可能に設けられている。アンビルシリンダ４３及びナイフシリンダ４４は、それぞれ円形状に形成され、図示しない駆動装置により同期して回転可能となっている。アンビルシリンダ４３は、外周部にアンビルが形成される一方、ナイフシリンダ４４は、外周部における所定の位置にヘッド及びダイが形成されている。
増速部５１は、切断された段ボールシートＳを増速することで、搬送される各段ボールシートＳの間に所定の搬送間隔を確保するものである。増速部５１は、上下一対の搬送ベルト５２，５３を有している。搬送ベルト５２，５３は、段ボールシートＳを上下から挟持して搬送するものであり、図示しない駆動装置により同期して回転可能となっている。増速部５１における段ボールシートＳの搬送速度は、ダイカット部４１までの段ボールシートＳの搬送速度より速い速度に設定されている。
フォルディング部６１は、段ボールシートＳを搬送方向Ｄに移動させながら折り畳み、幅方向の両端部を接合して扁平状の段ボール箱Ｂを形成するものである。このフォルディング部６１は、上搬送ベルト６２と、下搬送ベルト６３，６４と、シート折り畳み装置（フォルダグルア）６５とを有している。上搬送ベルト６２及び下搬送ベルト６３，６４は、段ボールシートＳ及び段ボール箱Ｂを上下から挟持して搬送するものである。シート折り畳み装置６５は、後述するが、段ボールシートＳにおける幅方向の各端部を下方に折り曲げながら折り畳むものである。また、フォルディング部６１は、糊付装置６６が設けられている。この糊付装置６６は、グルーガンを有し、所定のタイミングで糊を吐出することで、段ボールシートＳにおける所定の位置に糊付けを行うことができる。
カウンタエゼクタ部７１は、段ボール箱Ｂを計数しながら積み重ねた後、所定数のバッチに仕分けした後、排出するものである。このカウンタエゼクタ部７１は、ホッパ装置７２を有している。このホッパ装置７２は、段ボール箱Ｂが積み重ねられる昇降自在なエレベータ７３を有し、このエレベータ７３には、前当板と整角板とが設けられている。なお、ホッパ装置７２の下方に、搬出コンベア７４が設けられている。
ここで、上述した本実施形態の製函機１０にて、段ボールシートＳから段ボール箱Ｂを製造する動作を説明する。本実施形態の製函機１０は、段ボールシートＳに印刷、罫線加工、溝及び糊代片の加工、打ち抜き加工を行った後、折り畳んで段ボール箱Ｂを製造するものである。
段ボールシートＳは、表ライナと裏ライナとの間に波形を成す中芯が糊付けされて形成されたものである。この段ボールシートＳは、製函機１０の前工程にて、２つの折り線が形成されている。この折り線は、製函機１０で製造された段ボール箱Ｂを、後に組み立てる際にフラップを折るためのものである。このような段ボールシートＳは、図１に示すように、給紙部１１のテーブル１２上に積み重ねられる。
給紙部１１にて、テーブル１２上に積み重ねられている多数枚の段ボールシートＳは、まず、前当て１３により位置決めされ、次に、テーブル１２が下降することで、複数の供給ローラ１４により最下位置にある段ボールシートＳが送り出される。すると、この段ボールシートＳは、一対のフィードロール１６により所定の一定速度で、印刷部２１に供給される。
印刷部２１にて、各印刷ユニット２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄでは、インキ供給ロール２３の表面にインキチャンバ２４からインキが供給されており、印刷シリンダ２２及びインキ供給ロール２３が回転すると、インキ供給ロール２３の表面のインキが印版２６に転移される。そして、印刷シリンダ２２と受ロール２５との間に段ボールシートＳが搬送されると、この段ボールシートＳが印版２６と受ロール２５とにより挟持され、この段ボールシートＳに印圧が付与されることでその表面に印刷が施される。また、ニス塗布ユニット２１Ｅでは、同様に、段ボールシートＳの表面にニスが塗布される。そして、乾燥部２１Ｆにて、搬送される段ボールシートＳ上の水性インキや水性ニスに対して加熱ランプから白熱光が照射されると共に、エアが吹き付けられることで、水性インキや水性ニスの水分が減少して乾燥される。印刷及び乾燥された段ボールシートＳは、送りロールにより排紙部３１に搬送される。
排紙部３１にて、まず、段ボールシートＳが第１罫線ロール３２を通過するとき、段ボールシートＳの裏面（裏ライナ）側に罫線が形成される。また、段ボールシートＳが第２罫線ロール３３を通過するとき、段ボールシートＳの裏面（裏ライナ）側に罫線が再形成される。
次に、この罫線が形成された段ボールシートＳが第１、第２スロッタヘッド３４，３５を通過するとき、罫線の位置に溝が形成される。このとき、罫線の位置で端部が切断されることで、糊代片が形成される。また、段ボールシートＳがスリッタヘッド３６を通過するとき、切断位置で端部が切断される。そのため、段ボールシートＳは、罫線（溝）を境界として４枚のシート片により構成される。
ダイカット部４１にて、段ボールシートＳは、アンビルシリンダ４３とナイフシリンダ４４との間を通過するとき、手穴などが形成される。但し、手穴などの打ち抜き加工は、段ボールシートＳの種類に応じて適宜行われるものであり、手穴などが不要のとき、この打ち抜き加工を実施するための刃物取付台（打ち抜き刃）がナイフシリンダ４４から取り外されており、段ボールシートＳは、回転するアンビルシリンダ４３とナイフシリンダ４４の間を通過する。そして、手穴などが形成された段ボールシートＳは、増速部５１に搬送される。
増速部５１にて、段ボールシートＳは、上下の搬送ベルト５２，５３により挟持されながら搬送される。このとき、段ボールシートＳは、ダイカット部４１の搬送速度から増速された搬送速度で搬送されることで、各段ボールシートＳの間に所定の搬送間隔が形成される。その後、段ボールシートＳは、フォルディング部６１に搬送される。なお、増速部５１はなくてもよい。この場合、段ボールシートＳは、ダイカット部４１からフォルディング部６１に搬送される。
フォルディング部６１にて、段ボールシートＳは、上搬送ベルト６２及び下搬送ベルト６３，６４により搬送方向Ｄに移動されながら、糊付装置６６により糊代片に糊が塗布されてから、シート折り畳み装置６５により罫線を基点として下方に折り畳まれる。この折り畳みが１８０度近くまで進むと折り畳み力が強くなり、糊代片と段ボールシートＳの端部とが押えられて互いに密着され、段ボールシートＳの両端部が接合され、段ボール箱Ｂとなる。そして、この段ボール箱Ｂは、カウンタエゼクタ部７１に搬送される。
カウンタエゼクタ部７１にて、段ボール箱Ｂは、ホッパ装置７２に送られ、搬送方向Ｄの先端部が前当板に当たり、整角板により整形された状態でエレベータ７３上に積み重ねられる。そして、所定数の段ボール箱Ｂがエレベータ７３上に積み重ねられると、このエレベータ７３が下降し、所定数の段ボール箱Ｂが１バッチとなって搬出コンベア７４により排出され、製函機１０の後工程に送られる。
ここで、乾燥部２１Ｆについて詳細に説明する。図２は、本実施形態のシート乾燥装置を表すブロック構成図、図３は、インキ塗布状態と加熱ランプの加熱状態の関係を表す概略図である。
本実施形態において、図２に示すように、シート乾燥装置１００は、上述した乾燥部２１Ｆと制御装置１０１を備える。この乾燥部２１Ｆは、搬送される段ボールシートＳの印刷面に対向して配置され、加熱ランプ１１１とエア供給装置１１２から構成されている。制御装置１０１は、乾燥部２１Ｆを制御するものであり、電圧調整部１２２と電圧設定部１２１を備えている。
加熱ランプ１１１は、図３に示すように、段ボールシートＳの搬送方向Ｄに沿うと共にこの搬送方向Ｄに直交（交差）する方向に所定間隔を空けて配置されて棒状をなす複数のランプ本体１１３により構成されている。この加熱ランプ１１１は、例えば、白熱ランプであって、ハロゲンランプ、カーボンヒータ、セラミックヒータなどの赤外線照射ランプや、クリプトン電球、一般型電球などが使用される。なお、複数のランプ本体１１３は、段ボールシートＳの搬送方向Ｄに対して平行に配置されているが、所定角度（例えば、５〜１０度）だけ傾斜して配置してもよい。エア供給装置１１２は、複数のランプ本体１１３の間に複数のエア噴射口（図示略）が設けられて構成されている。
そのため、図２に示すように、乾燥部２１Ｆは、搬送される段ボールシートＳ上の水性インキや水性ニスに対して、加熱ランプ１１１の各ランプ本体１１３から発熱光を照射すると共に、エア供給装置１１２の各エア噴射口からエアを噴射する。すると、段ボールシートＳ上の水性インキや水性ニスは、白熱光やエアを受けて水分が蒸発し、乾燥される。
乾燥部２１Ｆの加熱ランプ１１１（ランプ本体１１３）は、定格電圧と定格電流が設定されている。この定格電圧と定格電流は、段ボールシートＳに塗布されるインキ及びニスの最大膜厚（最大塗布量）に応じて設定されている。使用するインキやニスの水分量（含水率）が所定値に設定されるとき、各印刷ユニット２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄによる各インキとニス塗布ユニット２１Ｅによるニスが全て重なった塗布部がインキ及びニスの最大膜厚になる。段ボールシートＳが所定の搬送速度で走行するとき、この最大膜厚のインキとニスを所定の水分量まで低下させることができる加熱ランプ１１１（ランプ本体１１３）が適用される。
電圧調整部１２２は、加熱ランプ１１１に供給する電力の電圧を調整するものである。電圧設定部１２１は、加熱ランプ１１１の定格電圧より予め設定された所定値だけ低い電圧を基準電圧として段ボールシートＳ上の水性塗料（インキやニス）の膜厚（塗布量）に応じて基準電圧を増減して加熱ランプ１１１の使用電圧を設定するものである。制御装置（制御部）１０１は、加熱ランプ１１１の電圧を電圧調整部１２２により電圧設定部１２１が設定した使用電圧に変更する。ここで、水性塗料の塗布量を水性塗料の膜厚として説明しているが、水性塗料の塗布量とは、単位面積当たりの塗布量であり、水性塗料の膜厚とほぼ同等の意味である。
この場合、基準電圧は、加熱ランプ１１１の定格電圧の７５％から８５％の間の電圧であって、加熱ランプ１１１の定格電圧の８０％が最適である。
また、電圧設定部１２１は、印刷情報に基づいて基準電圧を増減して使用電圧を設定する。ここで、印刷情報とは、印刷する絵柄情報であり、段ボールシートＳの幅方向における各インキ及びニスの重なり状態である。電圧設定部１２１は、段ボールシートＳ上の各インキと水性ニスの重なり量が増加するほど基準電圧を増加して使用電圧を設定する。
また、印刷情報とは、段ボールシートＳの搬送速度であり、電圧設定部１２１は、段ボールシートＳの搬送速度が増加するほど使用電圧を増加する。更に、制御装置１０１は、シート情報、インキ情報、ニス情報が入力される。電圧設定部１２１は、シート情報に基づいて乾燥しにくい（吸水性の低い）材質の段ボールシートＳほど使用電圧を増加し、インキ情報とニス情報に基づいて水分量が多い段ボールシートＳほど使用電圧を増加する。
乾燥部２１Ｆの雰囲気温度を計測する温度センサ１３１と、乾燥部２１Ｆの雰囲気湿度を計測する湿度センサ１３２と、段ボールシートＳの温度を計測する温度センサ１３３が設けられており、各計測結果が制御装置１０１に入力される。電圧設定部１２１は、雰囲気温度が低いほど使用電圧を増加し、雰囲気湿度が高いほど使用電圧を増加し、段ボールシートＳの温度が低いほど使用電圧を増加する。
また、乾燥部２１Ｆより下流側で且つ排紙部３１より上流側に、乾燥後の段ボールシートＳ上のインキとニスの水分量を計測する水分センサ１３４が設けられ、計測結果が制御装置１０１に入力される。電圧設定部１２１は、水分センサの計測値、つまり、乾燥後の段ボールシートＳ上のインキとニスの水分量が予め設定された判定値より高いときに使用電圧を増加する。
具体的に説明すると、図２及び図３に示すように、段ボールシートＳの印刷面に対して３つのインキ塗布領域Ａ１，Ａ２，Ａ３が存在すると共に、１つのニス塗布領域Ａ４が全域にわたって存在するとき、段ボールシートＳの幅方向で３つのインキ塗布領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の膜厚ｔ１，ｔ２，ｔ３と１つのニス塗布領域Ａ４の膜厚ｔ４が設定される。このとき、電圧設定部１２１は、段ボールシートＳ上のインキとニスの膜厚に応じて複数のランプ本体１１３ごとの使用電圧を設定する。
段ボールシートＳの印刷面にて、各インキ塗布領域Ａ１，Ａ２，Ａ３がなく、ニス塗布領域Ａ４だけがあるニスの膜厚ｔ４が最も膜厚が薄い領域であり、使用電圧Ｖ０に設定される。また、インキ塗布領域Ａ１とニス塗布領域Ａ４がある膜厚ｔ１＋ｔ４の領域が使用電圧Ｖ１に設定され、インキ塗布領域Ａ１，Ａ２とニス塗布領域Ａ４がある膜厚ｔ１＋ｔ２＋ｔ４の領域が使用電圧Ｖ２に設定され、インキ塗布領域Ａ１，Ａ２，Ａ３とニス塗布領域Ａ４がある膜厚ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４の領域が使用電圧Ｖ３に設定される。ここで、使用電圧Ｖ１が基準電圧に設定され、各使用電圧Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の大小関係は、Ｖ０＜Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３となる。
なお、段ボールシートＳは、幅方向の各端部が加熱されにくいことから、幅方向の各端部の使用電圧を使用電圧（基準電圧）Ｖ０に対して増加させることが望ましい。また、印刷開始当初は、印刷部２１自体の温度が低いことから、印刷開始時の使用電圧を増加させることが望ましい。
ここで、段ボールシートＳ上のインキとニスの膜厚に応じてランプ本体１１３ごとの使用電圧を設定することが好ましい理由について説明する。図４は、インキ及びニスの乾燥に必要なランプ波長を表すグラフ、図５は、ランプ放射強度の低下によるランプ波長の変化を表すグラフである。
図４に示すように、例えば、加熱ランプ１１１としてのハロゲンランプは、１．１μｍにピークがある（Ａ）。ランプ保護ガラスは、ほぼ１００％透過するので、ここで強度は低下しない。水の固有の吸収波長は主に３μｍであり（Ｂ）、この（Ａ）×（Ｂ）で水が吸収する強度が決まる。
一方で、図５に、加熱ランプ１１１としてのハロゲンランプにて、ランプ保護ガラスの透過率（％）は、ランプ波長が０μｍから４．０μｍまでほぼ一定であることからこれを除いて、ランプ放射強度と水の吸収率だけを考慮してランプ波長とランプ放射強度及び水の吸収率との関係を示す。図５にて、実線及び点線がランプ放射強度、一点鎖線が水の吸収率を表している。加熱ランプ１１１（ランプ本体１１３）の電圧を定格電圧（１００％）とすると、ランプ放射強度が最大となるランプ波長と水の吸収率が最大となるランプ波長がずれている。そして、加熱ランプ１１１の電圧を定格電圧の８０％に低下させると、ランプ放射強度が低下するものの、ランプ放射強度が最大となるランプ波長が増加側に移行し、ランプのピーク波長が水の吸収率に近づく。これは、プランクの法則に基づくものであり、物理学における黒体から輻射（放射）される電磁波の分光放射輝度、または、エネルギー密度の波長分布に関する公式である。その結果、加熱ランプ１１１の使用電圧を定格電圧の８０％に低下させても、ランプ放射強度が最大となるランプ波長が水の吸収率が最大となるランプ波長に近づくことから、乾燥性能の大きな低下が抑制されることがわかる。
図６は、ランプ電圧に対する乾燥性能、ランプ省エネ倍率、ランプ寿命倍率を表すグラフである。図６にて、一点鎖線は、ランプ電圧に対する乾燥性能（水膜厚）、二点鎖線は、ランプ省エネ倍率、実線は、ランプ寿命倍率を表している。この場合の運転条件は、段ボールシートＳを搬送速度４００ＢＰＭで走行させ、４色印刷工程とニス塗布工程を実施するものである。
図６に示すように、一点鎖線で表す乾燥性能は、ランプ電圧の低下に応じて低下する傾向にあるが、インキやニスに残留する水膜厚の限界値は、例えば、４μｍであり、ランプ電圧が定格電圧の７０％以上で確保されている。二点鎖線で表すランプ省エネ倍率は、ランプ電圧の低下に応じて向上する傾向にあるが、ランプ電圧が定格電圧の７０％以下になると乾燥用のランプとして機能しなくなる。そして、実線で表すランプ寿命倍率は、ランプ電圧の低下に応じて向上する傾向にあるが、ランプ電圧が定格電圧の８０％を頂点として低下してしまう。この実験結果から、ランプ寿命倍率だけを考えると、加熱ランプ１１１の使用電圧を定格電圧の８０％に設定することが好ましいことがわかる。
図７は、水膜厚に対する必要なランプ電圧を表すグラフである。図７に示すように、段ボールシートＳの搬送速度が最小搬送速度Ｖｍｉｎで、４色刷りにニス塗布を実施して水膜厚が最大膜厚ｔｍａｘであるとき、加熱ランプ１１１の使用電圧を定格電圧の９０％に設定し、水膜厚が最小膜厚ｔｍｉｎに移行するほどに加熱ランプ１１１の使用電圧を定格電圧の８０％側に低下させていく。この加熱ランプ１１１の使用電圧が定格電圧の８０％であるとき、残留する水膜厚の限界膜厚ｔｇ（例えば、４μｍ）以下となる。また、段ボールシートＳの搬送速度が最大搬送速度Ｖｍａｘで、４色刷りにニス塗布を実施して水膜厚が最大膜厚ｔｍａｘであるとき、加熱ランプ１１１の使用電圧を定格電圧の１００％に設定し、水膜厚が最小膜厚ｔｍｉｎに移行するほどに加熱ランプ１１１の使用電圧を定格電圧の９０％側に低下させていく。この加熱ランプ１１１の使用電圧が定格電圧の９０％であるとき、残留する水膜厚の限界膜厚ｔｇ（例えば、４μｍ）以下となる。加熱ランプ１１１の使用電圧は、段ボールシートＳの搬送速度に応じて変更される。
図８は、従来シート乾燥装置と本実施形態のシート乾燥装置との作用効果の比較を表す表である。
図８に示すように、従来のように、加熱ランプ１１１の使用電圧を定格電圧の１００％に設定してインキやニスの乾燥作業を実施すると、電力密度７０ｋＷ／ｍ２、色温度２５００ｋ（ケルビン）、主波長１．１μｍ、水分吸収率１３．３％、水分入熱９．３ｋＷ／ｍ２となり、このときのランプ寿命倍率を１倍とする。そして、本実施形態のように、加熱ランプ１１１の使用電圧を定格電圧の８０％に設定してインキやニスの乾燥作業を実施すると、電力密度５０ｋＷ／ｍ２、色温度２２５０ｋ（ケルビン）、主波長１．３μｍ、水分吸収率１６．４％、水分入熱８．２ｋＷ／ｍ２となり、このときのランプ寿命倍率が４倍となる。ここで、電力は、５０ｋＷ／ｍ２÷７０ｋＷ／ｍ２、＝７１％に低下するが、水への入熱は、８．２ｋＷ／ｍ２÷９．３ｋＷ／ｍ２＝８８％とその低下が抑制され、ランプ寿命倍率を４倍とすることができる。
このように本実施形態のシート乾燥装置にあっては、段ボールシートＳの印刷面に対向して配置される加熱ランプ１１１と、加熱ランプ１１１に供給する電力の電圧を調整する電圧調整部１２２と、加熱ランプ１１１の定格電圧より予め設定された所定値だけ低い電圧を基準電圧として段ボールシートＳ上の水性塗料の膜厚（塗布量）に応じて基準電圧を増減して加熱ランプ１１１の使用電圧を設定する電圧設定部１２１と、加熱ランプ１１１の電圧を電圧調整部１２２により電圧設定部１２１が設定した使用電圧に変更する制御装置１０１とを設けている。
従って、加熱ランプ１１１の定格電圧より低い電圧を基準電圧とし、段ボールシートＳ上の水性塗料の膜厚に応じて基準電圧を増減して加熱ランプ１１１の使用電圧を設定し、設定した使用電圧を加熱ランプ１１１に付与して加熱ランプ１１１を点灯することで、段ボールシートＳ上の水性塗料を乾燥する。そのため、最小限のエネルギー量で水性塗料を乾燥することとなり、水性塗料の乾燥性能を維持したままで加熱ランプ１１１の省エネルギー化を図ることができると共に、加熱ランプ１１１の長寿命化を図ることができる。
本実施形態のシート乾燥装置では、基準電圧を加熱ランプ１１１の定格電圧の７５％から８５％の間の電圧に設定している。従って、水性塗料の乾燥性能を維持したままで加熱ランプ１１１の省エネルギー化を図ることができると共に、加熱ランプ１１１の長寿命化を図ることができる。
本実施形態のシート乾燥装置では、水性塗料を異なる色の水性インキと水性ニスとし、電圧設定部１２１は、段ボールシートＳ上の水性インキと水性ニスの重なり量が増加するほど基準電圧を増加して使用電圧を設定している。従って、水性インキと水性ニスが重なった領域であっても、十分な乾燥性能を確保することができる。また、水性ニスは塗布しない場合であっても、異なる水性インキ同士が重なり合った領域や単色でインキ膜厚が厚い領域についても、十分な乾燥性能を確保することができる。
本実施形態のシート乾燥装置では、電圧設定部１２１は、印刷情報に基づいて基準電圧を増減して使用電圧を設定している。従って、印刷絵柄に応じた加熱ランプ１１１の使用電圧を設定することができ、乾燥むらを抑制することができる。
本実施形態のシート乾燥装置では、電圧設定部１２１は、印刷情報としての段ボールシートＳの搬送速度が増加するほど使用電圧を増加している。従って、段ボールシートＳの搬送速度の増加による乾燥不足を抑制することができる。
本実施形態のシート乾燥装置では、乾燥後の段ボールシートＳ上の水性塗料の水分量を計測する水分センサ１３４を設け、電圧設定部１２１は、水分センサ１３４の計測値が予め設定された判定値より高いときに使用電圧を増加している。従って、水性塗料の乾燥のばらつきが発生しても、早期に使用電圧を増加して加熱量を増加させるため、安定した乾燥性能を維持することができる。
本実施形態のシート乾燥装置では、加熱ランプ１１１として、段ボールシートＳの搬送方向Ｄに沿うと共に段ボールシートＳの搬送方向Ｄに交差する方向に所定間隔を空けて配置される複数のランプ本体１１３を設け、電圧設定部１２１は、段ボールシートＳ上の水性塗料の膜厚に応じて複数のランプ本体１１３ごとの使用電圧を設定している。従って、段ボールシートＳの幅方向でインキ膜厚が変化しても、安定した乾燥性能を維持することができる。
また、本実施形態のシート乾燥方法にあっては、加熱ランプ１１１の定格電圧より予め設定された所定値だけ低い電圧を基準電圧に設定する工程と、段ボールシートＳ上の水性塗料の膜厚（塗布量）に応じて基準電圧を増減して加熱ランプ１１１の使用電圧を設定する工程とを設けている。従って、水性塗料の乾燥性能を維持したままで加熱ランプ１１１の省エネルギー化を図ることができると共に、加熱ランプ１１１の長寿命化を図ることができる。
なお、本発明のシート乾燥方法は、この方法に限定されるものではない。例えば、段ボールシートＳ上の水性塗料の最大膜厚に応じて加熱ランプ１１１の定格電圧を設定する工程と、段ボールシートＳ上の水性塗料の膜厚が最大膜厚より減少したときに定格電圧と定格電圧の７５％の電圧との範囲で水性塗料の膜厚（塗布量）に応じて定格電圧を調整する工程とを設けてもよい。この場合であっても、水性塗料の乾燥性能を維持したままで加熱ランプ１１１の省エネルギー化を図ることができると共に、加熱ランプ１１１の長寿命化を図ることができる。
また、本実施形態の製函機にあっては、給紙部１１と印刷部２１と乾燥部２１Ｆと排紙部３１とダイカット部４１と増速部５１とフォルディング部６１とカウンタエゼクタ部７１とを設けている。従って、給紙部１１からの段ボールシートＳに対して印刷部２１で印刷が行われ、排紙部３１で罫線加工と溝切り加工が行われ、フォルディング部６１で折り畳んで端部が接合されて段ボール箱Ｂが形成され、カウンタエゼクタ部７１で段ボール箱Ｂが計数されながら積み上げられる。このとき、乾燥部２１Ｆにて、加熱ランプ１１１の定格電圧より低い電圧を基準電圧とし、段ボールシートＳ上の水性塗料の膜厚に応じて基準電圧を増減して加熱ランプ１１１の使用電圧を設定し、設定した使用電圧を加熱ランプ１１１に付与して加熱ランプ１１１を点灯することで、段ボールシートＳ上の水性塗料を乾燥する。そのため、水性塗料の乾燥性能を維持したままで加熱ランプ１１１の省エネルギー化を図ることができると共に、加熱ランプ１１１の長寿命化を図ることができる。
なお、上述した実施形態にて、電圧設定部１２１は、段ボールシートＳ上の水性塗料の膜厚に応じて幅方向に所定間隔で配置された複数のランプ本体１１３ごとの使用電圧を設定したが、複数のランプ本体１１３を搬送方向に所定間隔で配置し、電圧設定部１２１が段ボールシートＳ上の水性塗料の膜厚に応じて搬送方向のランプ本体１１３ごとの使用電圧を設定してもよい。
なお、上述した実施形態にて、加熱ランプ１１１に供給する電力の電圧を水性塗料の膜厚に応じて調整するようにしたが、加熱ランプの代わりに熱風ファンを設けて熱源または熱風ファンの電源電圧を調整しても良い。また加熱ランプの代わりに赤外線ＬＥＤランプの電流量を膜厚（塗布量）に応じて制御してもよい。
また、上述した実施形態にて、シート上の水性塗料の膜厚（塗布量）に応じて基準電圧を増減して加熱ランプの使用電圧を設定するようにしたが、コータ着ローラの回転数に応じて基準電圧を増減して加熱ランプの使用電圧を設定してもよい。
また、上述した実施形態では、製函機１０を給紙部１１と印刷部２１と排紙部３１とダイカット部４１と増速部５１とフォルディング部６１とカウンタエゼクタ部７１により構成したが、この構成に限定されるものではない。製函機１０を給紙部１１と印刷部２１とフォルディング部６１だけにより構成してもよい。
また、上述した実施形態では、本発明のシート乾燥装置を製函機１０に適用して説明したが、新聞用オフセット輪転印刷機、商業用オフセット輪転印刷機、オフセット枚葉印刷機などに適用してもよい。
１１ 給紙部
２１ 印刷部
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ 印刷ユニット
２１Ｅ ニス塗布ユニット
２１Ｆ 乾燥部
３１ 排紙部
４１ ダイカット部
４２ 送りロール
４３ アンビルシリンダ
４４ ナイフシリンダ
５１ 増速部
６１ フォルディング部
６５ シート折り畳み装置
７１ カウンタエゼクタ部
１００ シート乾燥装置
１０１ 制御装置
１１１ 加熱ランプ
１１２ エア供給装置
１１３ ランプ本体
１２１ 電圧設定部
１２２ 電圧調整部
Ｄ 搬送方向
Ｓ 段ボールシート
Ｂ 段ボール箱

Claims (8)

  1. 搬送されるシート上の水性塗料を乾燥するシート乾燥装置において、
    前記シートの印刷面に対向して配置される加熱ランプと、
    前記加熱ランプに供給する電力の電圧を調整する電圧調整部と、
    前記シート上の水性塗料の最大膜厚に応じて前記加熱ランプの定格電圧を設定して前記加熱ランプの定格電圧より予め設定された所定値だけ低い電圧を基準電圧として前記シート上の水性塗料の膜厚に応じて前記基準電圧を増減して前記加熱ランプの使用電圧を設定する電圧設定部と、
    前記加熱ランプの電圧を前記電圧調整部により前記電圧設定部が設定した使用電圧に変更する制御部と、
    を備え、
    前記基準電圧は、前記加熱ランプの定格電圧の７５％から８５％の間の電圧に設定される、
    ことを特徴とするシート乾燥装置。
  2. 前記水性塗料は、少なくとも１色以上の水性インキまたは水性ニスであり、前記電圧設定部は、前記水性塗料の重なり量が増加するほど前記基準電圧を増加して前記使用電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載のシート乾燥装置。
  3. 前記電圧設定部は、印刷情報に基づいて前記基準電圧を増減して前記使用電圧を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシート乾燥装置。
  4. 前記電圧設定部は、印刷情報としての前記シートの搬送速度が増加するほど前記使用電圧を増加することを特徴とする請求項３に記載のシート乾燥装置。
  5. 乾燥後の前記シート上の水性塗料の水分量を計測する水分センサが設けられ、前記電圧設定部は、前記水分センサの計測値が予め設定された判定値より高いときに前記使用電圧を増加することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシート乾燥装置。
  6. 前記加熱ランプは、前記シートの搬送方向に沿うと共に前記シートの搬送方向に交差する方向に所定間隔を空けて配置される複数のランプ本体により構成され、前記電圧設定部は、前記シート上の水性塗料の塗布量に応じて前記複数のランプ本体ごとの前記使用電圧を設定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシート乾燥装置。
  7. 搬送されるシート上の水性塗料を対向して配置される加熱ランプにより乾燥するシート乾燥方法において、
    前記シート上の水性塗料の最大膜厚に応じて前記加熱ランプの定格電圧を設定する工程と、
    前記加熱ランプの定格電圧より予め設定された所定値だけ低い電圧を基準電圧に設定する工程と、
    前記シート上の水性塗料の膜厚に応じて前記基準電圧を増減して前記加熱ランプの使用電圧を設定する工程と、
    を有し、
    前記基準電圧は、前記加熱ランプの定格電圧の７５％から８５％の間の電圧に設定される、
    ことを特徴とするシート乾燥方法。
  8. 段ボールシートを供給する給紙部と、
    段ボールシートに対して印刷を行う印刷部と、
    印刷済の段ボールシート上の水性塗料を乾燥する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のシート乾燥装置と、
    乾燥済の段ボールシートに罫線加工を行うと共に溝切り加工を行う排紙部と、
    段ボールシートを罫線に沿って折り畳むことで扁平状の段ボール箱を製造するフォルディング部と、
    扁平状の段ボール箱を計数しながら積み上げた後に所定数ごとに排出するカウンタエゼクタ部と、
    を備えることを特徴とする製函機。
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