JP7083811B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動経路に沿って連続的に存在するウェブに印刷等の所定の処理を施すウェブ処理システムを制御する制御装置に関する。

ウェブ処理システムの一例として印刷システムがある。印刷システムは、移動経路に沿って連続的に存在する紙・フィルムなどの長尺物（ウェブ）に印刷処理を施す。従来では、特許文献１に記載されるような印刷システムが提案されている。

印刷システムは、例えばプリンテッドエレクトロニクス（PE）への適用が進められており、さらなる印刷の高精度化が求められている。

特開２０１３－１２３９１６号公報

印刷システムは、ウェブに接触しながら回転して印刷等の所定の処理を施す回転体を備える。回転体は、加工精度による誤差や取り付け誤差を少なからず含む。こうした誤差は、印刷の高精度化の妨げとなりうる。

このような課題は、印刷システムに限らず、ウェブに接触しながら所定の処理を施す回転体を備える他の種類のウェブ処理システムでも起こりうる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、より高精度な処理を実現するためのウェブ処理システムの制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御装置は、移動経路に沿って連続的に存在するウェブに所定の処理を施すウェブ処理システムの制御装置であって、ウェブ処理システムはウェブに接触しながら回転する回転体を備える。本制御装置は、ウェブとの接触面における回転体の周速度がウェブの搬送速度と一致するように回転体の回転速度を制御する。

本発明の別の態様もまた、制御装置である。この装置は、移動経路に沿って連続的に存在するウェブに所定の処理を施すウェブ処理システムの制御装置であって、ウェブ処理システムはウェブに接触しながら回転する回転体を備える。本制御装置は、ウェブとの接触面における回転体の周速度が一定となるように回転体の回転速度を制御する。

本発明のさらに別の態様もまた、制御装置である。この装置は、移動経路に沿って連続的に存在するウェブに所定の処理を施すウェブ処理システムの制御装置であって、ウェブ処理システムはウェブの非加工面に接触しながら回転する回転体を備える。回転体が一回転する間の回転体の回転中心からウェブの加工面までの距離の変化に基づいて、回転体の回転速度を制御する。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、より高精度な処理を実現するためのウェブ処理システムの制御装置を提供できる。

実施の形態に係る制御装置を備えるウェブ処理システムの構成を示す模式図である。 図１の制御装置の機能構成を示すブロック図である。 図２の補正値データ保持部が保持するブランケット胴の補正値データのデータ構造図を示す。 変形例に係るウェブ処理システムの構成を示す模式図である。 別の変形例に係るウェブ処理システムの構成を示す模式図である。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、工程には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

図１は、実施の形態に係る制御装置１００を備えるウェブ処理システム２の構成を示す模式図である。本実施の形態のウェブ処理システム２は印刷システムである。ウェブ処理システム２は、ウェブ４を所定の移動経路に沿って移動させ、移動しているウェブ４に印刷を施す。ウェブ４は紙やフィルムなどの帯状またはシート状の基材であり、移動経路に沿って連続的に存在する。ウェブ４の厚みは後述の各胴の径に比べて十分に小さいため、本実施の形態では、ウェブ４の厚みを考慮しないものとする。

ウェブ処理システム２は、ウェブ４に印刷を施す印刷装置１０と、印刷装置１０を制御する制御装置１００と、を含む。

印刷装置１０は、本実施の形態ではオフセット印刷装置である。印刷装置１０は、圧胴２０と、圧胴駆動モータ２２と、ブランケット胴３０と、ブランケット胴駆動モータ３２と、版胴４０と、版胴駆動モータ４２と、インキパン５０と、を含む。以下、圧胴２０、ブランケット胴３０および版胴４０をまとめていうときや特に区別しないときには、単に「胴」とよぶ。

インキパン５０は、インキを収容する容器であり、版胴４０の下方に配置される。

版胴４０は、円柱状の回転体であり、その外周面にはウェブ４に印刷されるべき印刷パターンに対応する複数の版（凹部）が形成されている。版胴４０は、回転軸Ｒ４周りに回転自在に保持される。版胴４０は特に、下部がインキに浸るように保持される。

版胴駆動モータ４２は、版胴４０を（図１では反時計回りに）回転駆動する。版胴駆動モータ４２は特に、ブランケット胴３０と接触する接触面における版胴４０の周速度がウェブ４の搬送速度と一致する用に版胴４０を回転駆動する。本実施の形態では、ウェブ４の搬送速度は実質的に一定である。また、搬送速度は、ウェブ４の印刷面（加工面）の速度であっても、ウェブ４の厚み方向の中心の速度であってもよい。

ブランケット胴３０は、円柱状の回転体部材であり、回転軸Ｒ３周りに回転自在に保持される。ブランケット胴３０は特に、その回転軸Ｒ３が回転軸Ｒ４と平行で、かつ、その外周面が版胴４０の外周面と接触するように設置される。

ブランケット胴駆動モータ３２は、ブランケット胴３０を（図１では時計回りに）回転駆動する。ブランケット胴駆動モータ３２は特に、ウェブ４と接触する接触面におけるブランケット胴３０の周速度がウェブ４の搬送速度と一致する用にブランケット胴３０を回転駆動する。

圧胴２０は、円柱状の回転体であり、回転軸Ｒ２周りに回転自在に保持される。圧胴２０は特に、その回転軸Ｒ２が回転軸Ｒ３および回転軸Ｒ４と平行で、かつ、その外周面がブランケット胴３０に圧接するように配置される。圧胴２０とブランケット胴３０との間を通って搬送されるウェブ４は、圧胴２０によりブランケット胴３０に圧接される。

圧胴駆動モータ２２は、圧胴２０を（図１では反時計回りに）回転駆動する。圧胴駆動モータ２２は特に、ウェブ４と接触する接触面における圧胴２０の周速度がウェブ４の搬送速度と一致するように圧胴２０を回転駆動する。

制御装置１００は、圧胴駆動モータ２２、ブランケット胴駆動モータ３２、および版胴駆動モータ４２を制御する。

制御装置１００に制御されて圧胴駆動モータ２２、ブランケット胴駆動モータ３２、および版胴駆動モータ４２が駆動する。圧胴駆動モータ２２、ブランケット胴駆動モータ３２、版胴駆動モータ４２はそれぞれ、圧胴２０、ブランケット胴３０、版胴４０を回転駆動する。この際、インキパン５０に収容されたインキが版胴４０の版に順次供給され、このインキがブランケット胴３０の外周面に転写される。ブランケット胴３０に転写されたインキはさらに、ブランケット胴３０と圧胴２０との間に搬送されてくるウェブ４に転写（印刷）される。このようにして、ウェブ４の印刷が連続的に行われる。

ところで、圧胴２０、ブランケット胴３０、版胴４０は、理想的には、断面が真円の円柱状に形成され、中心軸が回転軸に一致するよう設置される。しかしながら、各胴は、加工精度による誤差により、通常、断面は完全な真円とはならない。また、各胴は、取り付け誤差により、通常、厳密には少なからず偏心した状態となる。このため、胴の回転軸から、その胴が所定の処理を施す他の部材（以下、「相手部材」ともよぶ）までの距離は、胴の回転角度により異なる、言い換えると、胴が一回転する間に変化する。本実施の形態では、以下の距離が胴の回転に伴って変化する。
（１）圧胴２０の回転軸Ｒ２から、圧胴２０が圧接するウェブ４までの距離ｒ_２
（２）ブランケット胴３０の回転軸Ｒ３から、ブランケット胴３０がインキを転写するウェブ４までの距離ｒ_３
（３）版胴４０の回転軸Ｒ４から、版胴４０がインキを転写するブランケット胴３０までの距離ｒ_４

ここで、胴の半径に相当する距離であって胴の回転軸から相手部材までの距離をｒ［ｍ］とすると、胴を一定の回転速度Ｎ［ｒｐｍ］で回転させたときに相手部材と接触する接触面における胴の周速度ｖ［ｍ／ｓ］は次式で表される。
（式）ｖ＝Ｎ×２πｒ

この式から明らかなように、胴が一回転する間に距離ｒが変化する場合、胴を一定の回転速度Ｎで回転させても、周速度ｖは一定とはならず、距離ｒの変化に伴って変化する。周速度ｖは特に、胴を一定の回転速度Ｎで回転させた場合、距離ｒが長いほど速くなる。

距離ｒの変化に伴う周速度ｖの変化は、版胴４０であればブランケット胴３０に転写されるインキの間隔に影響し、圧胴２０であればウェブ４の搬送速度に影響し、ブランケット胴３０であればウェブ４に転写されるインキの位置に影響する。

いずれにせよ、各胴の加工精度による誤差や取り付け誤差（以下、これらをまとめていうときや特に区別しないときには、「製造誤差」とよぶ）を考慮せずに一定の回転速度で各胴を回転させると、言い換えると、各胴が理想的な形状に形成され理想的な状態で取り付けられているものとして各胴の回転を制御すると、現実に存在する各胴の製造誤差により、ウェブ４への印刷パターンの印刷位置にずれが生じうる。そこで、本実施の形態に係る制御装置１００は、こうした製造誤差が印刷位置に及ぼす影響を低減するように各駆動モータを制御する。以下、具体的に説明する。

図２は、図１の制御装置１００の機能構成を示すブロック図である。制御装置１００は、通信部１１０と、ＵＩ（ユーザインタフェース）部１２０と、制御部１３０と、記憶部１４０と、を備える。

ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

通信部１１０は、所定の通信プロトコルにしたがって外部装置と通信する。例えば制御部１３０は、通信部１１０を介して各駆動モータに駆動指示を送信する。

ＵＩ部１２０は、ユーザからの各種入力を受け付ける。例えばＵＩ部１２０は、回転速度データの入力を受け付ける。

記憶部１４０は、制御部１３０により参照、更新されるデータを記憶する記憶領域である。記憶部１４０は、回転速度データ保持部１４２を含む。

回転速度データ保持部１４２は、相手部材との接触面における胴の周速度が一定となるように胴を回転させるための回転速度データを胴ごとに保持する。上述したように、胴を一定の回転速度Ｎで回転させた場合、胴の周速度は、距離ｒが長いほど速くなる。したがって、胴の周速度を一定にするための回転速度データは、距離ｒが長くなる回転角度ほど胴の回転速度が遅くなるように設定される。

図３は、回転速度データ保持部１４２が保持する回転速度データの一例を示すデータ構造図である。図３の回転速度データは、例えばブランケット胴３０の回転速度データである。回転速度データは、回転角度１８２と、回転速度１８４と、を対応付けて保持する。回転角度１８２は、胴およびその駆動モータの基準位置からの回転角度である。回転速度１８４は、各回転角度のときの回転速度を示す。例えば、回転角度が２０°～３０°の範囲ではＮ＋０．２［ｒｐｍ］の回転速度で駆動モータひいては胴を回転させることを示している。図３では回転角度１０°ごとに回転速度を設定しているが、より細かい回転角度ごとに回転速度を設定してもより粗い回転角度ごとに回転速度を設定してもよい。

回転速度データは、実際に印刷を行った結果物に基づいて決定してもよい。ブランケット胴３０の回転速度データを決定する場合を例に説明する。まず、各胴をそれぞれの基準の回転速度で回転させて印刷を行う。基準の回転速度は、例えば各胴の設計値から算出される回転速度である。次に、ブランケット胴３０だけ９０°位相をずらした状態で、各胴をそれぞれの基準の回転速度で回転させて印刷を行う。そして、印刷された印刷パターンのピッチの変化を計測する。このピッチの変化からブランケット胴３０を一回転させた場合の距離ｒの変化が分かり、相手部材との接触面における周速度を一定にするための回転速度データを決定できる。例えば、ピッチが広いところほどブランケット胴３０の回転速度が遅いため、その回転角度での回転速度が速くなるよう回転速度データを決定する。

また回転速度データは、胴の距離ｒの変化を物理的に計測した結果に基づいて決定してもよい。例えば、レーザ変位計やダイヤルゲージなどを用いて胴の回転角度ごとの距離ｒを計測し、それを基に回転角度データを決定してもよい。

図２に戻り、制御部１３０は、モータ制御部１３２を含む。モータ制御部１３２は、各駆動モータを駆動させる。モータ制御部１３２は特に、回転速度データ保持部１４２に保持される回転速度データに基づいて各駆動モータを回転駆動させる。

以上説明した本実施の形態に係る制御装置１００によると、相手部材との接触面における周速度が搬送速度と一致するように、本実施の形態では相手部材との接触面における周速度が一定となるように、各胴版の回転速度が制御される。これにより、印刷位置のずれが抑制される。

以上、実施の形態に係る制御装置について説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下変形例を示す。

（変形例１）
実施の形態では、圧胴２０、ブランケット胴３０、版胴４０の回転を制御する場合について説明したが、これに限られず、ウェブ４に直接的または間接的に所定の処理を施す他の胴（すなわち回転体）にも本実施の形態の技術的思想を適用できる。

例えば、回転数に応じた速さを与える搬送胴の回転を制御する場合にも本実施の形態の技術的思想を適用できる。

また例えば、印刷装置１０はＣＩ型またはライン型のフレキソ印刷装置、凹版（グラビア）印刷装置などの他の方式の印刷装置でもよく、この場合、これら他の方式の印刷装置の各胴であってウェブ４に直接的または間接的に所定の処理を施す各胴の回転を制御する場合にも本実施の形態の技術的思想を適用できる。

（変形例２）
実施の形態では、ウェブ処理システム２が印刷システムである場合について説明したが、これに限られず、ウェブに所定の処理を施す他の種類のウェブ処理システムにも本実施の形態の技術的思想を適用できる。

（変形例３）
実施の形態では、ウェブ４の搬送速度は実質的に一定であり、ウェブ４との接触面における圧胴２０、ブランケット胴３０、および版胴４０の周速度がそのような一定の速度になるように各駆動モータを制御する場合について説明した。しかしながら、これに限られず、ウェブ４の搬送速度が変化し、ウェブ４との接触面における各胴の周速度がそのような変化する搬送速度に一致するように各駆動モータを制御してもよい。この場合、ウェブ処理システム２は例えば、ウェブ４の搬送速度を検出する速度検出器をさらに備えてもよい。そしてモータ制御部１３２は、回転速度データ保持部１４２に保持される回転速度データを、速度検出器が算出したウェブ４の搬送速度に基づいて補正し、補正した回転速度データに基づいて各駆動モータを回転駆動させてもよい。

（変形例４）
実施の形態では、制御装置１００は、回転速度データ保持部１４２に保持された回転速度データに基づいて各胴を回転させる場合、すなわち各胴の製造誤差を予め計測し、その計測結果に基づいて各胴の回転を制御する場合について説明したが、これに限られず、胴の製造誤差を実質的にリアルタイムに計測し、その計測結果に基づいて各胴の回転を制御してもよい。

図４は、変形例に係るウェブ処理システム２の構成を示す模式図である。ここでは、ブランケット胴３０の製造誤差を実質的にリアルタイムに計測し、その計測結果に基づいてブランケット胴３０の回転を制御する場合について説明する。圧胴２０、版胴４０の製造誤差を実質的にリアルタイムに計測して、それらの計測結果に基づいて圧胴２０、版胴４０の回転を制御してもよい。

ウェブ処理システム２は、誤差検出器６０をさらに備える。誤差検出器６０は、例えばレーザ変位計であり、距離ｒ_３に関する情報を実質的に検出する。具体的には誤差検出器６０は、ブランケット胴３０とウェブ４との接触面よりもブランケット胴３０の回転方向における手前の位置において、回転軸Ｒ３からブランケット胴３０の外周面までの距離すなわちブランケット胴３０の半径に相当する距離を所定の周期（例えば１秒周期）で検出する。モータ制御部１３２は、誤差検出器６０からの検出値に基づいて、その検出した部分が相手部材に接触するタイミングの胴の回転速度を制御する。この場合、ブランケット胴３０の製造誤差が変化する事象が生じても、ブランケット胴３０を的確な速度で回転させることができる。

（変形例５）
実施の形態では、ウェブ４の厚みをゼロと見なした。本変形例では、ウェブの厚みを考慮する場合について説明する。

図５は、別の変形例に係るウェブ処理システム２の構成を示す模式図である。図５では、ウェブ４の厚みを誇張して描いている。圧胴２０は、ウェブ４の印刷面（加工面）とは反対側に位置する。ウェブ４の厚みが搬送方向に不均一である場合、ウェブ４の厚みの変化によって、圧胴２０と印刷面との距離ｒ_２’が変化する。

ウェブ処理システム２は、厚み検出器７０をさらに備える。厚み検出器７０は、例えばレーザ変位計であり、ウェブ４の厚みに関する情報を実質的にリアルタイムに検出する。具体的には厚み検出器７０は、圧胴２０とブランケット胴３０との圧接部よりも上流側において、ウェブ４の厚みを所定の周期（例えば１秒周期）で検出する。

モータ制御部１３２は、検出されたウェブ４の厚みを考慮して、胴の回転速度を制御する。具体的には、モータ制御部１３２は、圧胴２０を半径がｒ_２’の胴（すなわち圧胴２０’である）と見なして、圧胴２０’の印刷面における周速度が一定になるように圧胴２０の回転速度を制御する。モータ制御部１３２は、例えば、回転速度データ保持部１４２に保持される圧胴２０の回転速度データをウェブ４の厚みに応じて補正し、補正した回転速度データで圧胴駆動モータ２２を制御すればよい。

本変形例によれば、ウェブ４が比較的厚くウェブ４の厚みを無視できない場合に、印刷の高精度化を実現できる。

上述した前提技術と実施の形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

２ ウェブ処理システム、 ４ ウェブ、 ２０ 圧胴、 ２２ 圧胴駆動モータ、 ３０ ブランケット胴、 ３２ ブランケット胴駆動モータ、 ４０ 版胴、 ４２ 版胴駆動モータ、 １００ 制御装置、 １８４ 回転速度。

本発明は、移動経路に沿って連続的に存在するウェブに印刷等の所定の処理を施すウェブ処理システムを制御する制御装置に利用できる。

Claims (4)

1. 移動経路に沿って連続的に存在するウェブに所定の処理を施すウェブ処理システムの制御装置であって、
   前記ウェブの厚みが搬送方向に不均一であり、
   前記ウェブ処理システムは前記ウェブの非加工面に接触しながら回転する回転体を備え、
   前記回転体が一回転する間の前記回転体の回転中心から前記ウェブの加工面までの距離の変化に基づいて、前記回転体の回転速度を制御することを特徴とする制御装置。
2. 前記回転体との接触面における前記ウェブの厚みが厚いほど回転速度が遅くなるように前記回転体の回転速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記ウェブ処理システムは、前記回転体よりも上流側に前記ウェブの厚みに関する情報を検出する厚み検出器をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記ウェブ処理システムは、前記ウェブの加工面に接触しながら回転する別の回転体をさらに備え、
   前記別の回転体の周速度が前記ウェブの加工面の搬送速度と一致するように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。

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