JP7175883B2 - ウェブ処理システムおよび制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェブ処理システムおよび制御方法に関する。

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

ウェブに接触しながら回転する回転体の駆動モータの振動や風などの外乱により、ウェブがばたつくことがある。ウェブのばたつきは、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、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、より高精度なウェブ処理システムを実現するための技術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ウェブ処理システムは、移動経路に沿って連続的に存在するウェブに接触しながら同位相で回転するように構成された２つのローラと、２つのローラの間のウェブの張力変動を抑制するための抑制機構と、を備える。

本発明の別の態様は、制御方法である。この方法は、移動経路に沿って連続的に存在するウェブに接触しながら同位相で回転するように構成された２つのローラと、それらの間に配置されるダンサローラを含むダンサローラシステムと、を備えるウェブ処理システムの制御方法であって、ダンサローラが一定の位置に維持されるよう制御した状態で２つのローラを同位相で回転させ、２つのローラの間のウェブに付与している力を検出するステップと、検出された力を基準にダンサローラに付与する力を制御した状態で２つのローラを同位相で回転させるステップと、を含む。

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、より高精度なウェブ処理システムを提供できる。

一般的なウェブ処理システムの構成を示す模式図である。 実施の形態に係るウェブ処理システムの構成を示す模式図である。 図２の制御装置の機能構成を示すブロック図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、準備工程および本番工程におけるダンサシステムの様子を示す図である。

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。

はじめに、一般的なウェブ処理システム２について説明する。図１は、一般的なウェブ処理システム２の構成を示す模式図である。ウェブ処理システム２は、ここでは多色刷りの印刷システムであり、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、本実施の形態では凹版（グラビア）印刷装置である。印刷装置１０は、第１印刷ユニット２０と、第２印刷ユニット３０と、を含む。第１印刷ユニット２０は、第２印刷ユニット３０よりも、ウェブ４の搬送方向における上流側に設けられる。

第１印刷ユニット２０は、第１圧胴２２と、第１版胴２４と、第１駆動モータ２６と、第１エンコーダ２８と、を含む。第１圧胴２２は、ウェブ４を第１版胴２４に圧接させる。第１版胴２４は、その外周面に形成されている版に対応する印刷パターンをウェブ４に印刷する。第１駆動モータ２６は、第１版胴２４を回転駆動させる。第１エンコーダ２８は、第１駆動モータ２６の機械軸に設けられ、第１版胴２４の基準となる位置からの回転角度を検出し、検出値を所定の周期で制御装置１００に出力する。

第２印刷ユニット３０は、第２圧胴３２と、第２版胴３４と、第２駆動モータ３６と、第２エンコーダ３８と、を含む。第２圧胴３２、第２版胴３４、第２駆動モータ３６、第２エンコーダ３８はそれぞれ、第１圧胴２２、第１版胴２４、第１駆動モータ２６、第１エンコーダ２８と同様に構成される。

制御装置１００は、エンコーダからの出力に基づいて、第１駆動モータ２６および第２駆動モータ３６を制御する。制御装置１００は特に、第１版胴２４と第２版胴３４とが同期して、かつ、第１版胴２４と第２版胴３４とが同位相で回転するように、第１駆動モータ２６および第２駆動モータ３６を制御する。以下、このような制御を「位相制御」ともよぶ。これにより、第１版胴２４により印刷される印刷パターンと第２版胴３４により印刷される印刷パターンとが重なり合う。

ところで、図１のウェブ処理システム２のような従来のウェブ処理システムでは、通常、同位相で回転するように構成された版胴間のウェブ４の張力を制御していない。したがって、駆動モータの振動や風などの外乱によって版胴間のウェブ４がばたつき、版胴間のウェブ４に張力変動が生じた場合、これを抑えることができない。本発明者達は、さらなる印刷の高精度化のためには、こうした外乱に基づく張力変動を抑制する必要があると認識した。そして、同位相で回転するように構成された２つの版胴間のウェブの張力変動を抑制するための張力抑制機構を設けることに想到した。以下、具体的に説明する。

図２は、実施の形態に係るウェブ処理システム１０２の構成を示す模式図である。図１との違いに焦点を当てる。

印刷装置１０は、張力変動抑制機構としてのダンサシステム４０を含む。ダンサシステム４０は、第１ガイドローラ４２と、第２ガイドローラ４４と、ダンサローラ４６と、アクチュエータ装置４８と、を含む。また、制御装置１００の圧力制御部１３４、位置制御部１３５、圧力情報記録部１３６および基準圧力保持部１４２（いずれも後述）もダンサシステム４０の一部を構成する。

第１ガイドローラ４２、第２ガイドローラ４４およびダンサローラ４６は、第１版胴２４と第２版胴３４との間に配置される。第１ガイドローラ４２は、第２ガイドローラ４４よりも上流側に位置する。第１ガイドローラ４２および第２ガイドローラ４４は、外周面がウェブ４に接触した状態で回転自在に支持され、ウェブ４との摩擦によって回転する。

ダンサローラ４６は、第１ガイドローラ４２と第２ガイドローラ４４との間に、すなわちウェブ４が第１ガイドローラ４２、ダンサローラ４６、第２ガイドローラ４４の順に接するように配置される。ダンサローラ４６は、本実施の形態では、上下方向に移動可能に支持される。

アクチュエータ装置４８は、アクチュエータ本体５０と、圧力センサ５２と、位置センサ５４と、を含む。

アクチュエータ本体５０は、本実施の形態では、エアアクチュエータである。アクチュエータ本体５０は、ロッド６４を有する。ロッド６４の先端は、ダンサローラ４６に連結されている。アクチュエータ本体５０は、本実施の形態では、ロッド６４の延在方向すなわちロッド６４が移動する方向が上下方向に一致するように設置される。

圧力センサ５２は、アクチュエータ本体５０内の圧力を検出し、検出値を所定の周期で制御装置１００に出力する。

位置センサ５４は、ロッド６４の位置を検出し、検出値を所定の周期で制御装置１００に出力する。

図３は、図２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、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を介して圧力を制御するための制御信号を送信する。

制御部１３０は、モータ制御部１３２と、圧力制御部１３４と、位置制御部１３５と、圧力情報記録部１３６と、を含む。モータ制御部１３２は、第１エンコーダ２８および第２エンコーダ３８からの出力に基づいて、第１版胴２４および第２版胴３４を同期制御する。

圧力制御部１３４は、アクチュエータ本体５０内の圧力、ひいてはロッド６４を介してダンサローラ４６がウェブ４に付与する力（推力）を制御する。位置制御部１３５は、ロッド６４の位置、ひいてはダンサローラ４６の位置を制御する。位置制御部１３５は、ダンサシステム４０をウェブ処理システム１０２に設置する準備工程では、位置センサ５４からの検出値を参照しながら、ロッド６４ひいてはダンサローラ４６が上下いずれにも動きうる一定の位置（以下、基準位置とよぶ）に維持されるようにロッド６４ひいてはダンサローラ４６の位置を制御する。具体的には本実施の形態では、位置制御部１３５は、ロッド６４ひいてはダンサローラ４６が基準位置に維持されるようにアクチュエータ本体５０内の圧力を調節する。基準位置は例えば、ロッド６４のストローク範囲における中間位置であってもよい。圧力情報記録部１３６は、このときの圧力（以下、基準圧力とよぶ）を圧力センサ５２から読み取り、基準圧力保持部１４２（後述）に記録する。

また、圧力制御部１３４は、ダンサシステム４０が設置されたウェブ処理システム１０２により実際にウェブ４に印刷パターンを印刷する印刷工程では、圧力センサ５２からの検出値を参照しながら、アクチュエータ本体５０内の圧力を基準圧力に維持するように制御する。

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、基準圧力保持部１４２を含む。基準圧力保持部１４２は、基準圧力を保持する。

以上のように構成されたダンサシステム４０を備えるウェブ処理システム１０２の動作について説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、準備工程および本番工程におけるダンサシステム４０の様子を示す図である。

（準備工程）
図４（ａ）に示すように、第１版胴２４と第２版胴３４の間にダンサシステム４０の各ローラを設置する。続いて、位置制御部１３５は、位置センサ５４からの検出値を参照しながらダンサローラ４６が基準位置Ｐに維持されるようにロッド６４ひいてはダンサローラ４６の位置を制御する。制御装置１００は、ダンサローラ４６が基準位置Ｐに維持されている状態で、搬送ローラ（不図示）を駆動してウェブ４を搬送させる。モータ制御部１３２は、２つの版胴を位相制御運転する、すなわち同位相で回転させる。圧力情報記録部１３６は、このときのアクチュエータ本体５０内の圧力を圧力センサ５２から読み取り、基準圧力として基準圧力保持部１４２に記録する。圧力情報記録部１３６は例えば、アクチュエータ本体５０内の圧力が安定した後の一定期間（例えば１０秒間）の平均値を基準圧力としてもよい。

基準位置Ｐに維持されるようにダンサローラ４６を制御しているため、このときのダンサローラ４６は第１ガイドローラ４２や第２ガイドローラ４４のような単なるガイドローラとして機能しているだけであり、ダンサシステム４０が存在することによって版胴間のウェブ４の張力へ影響を与えない。つまり、版胴間のウェブ４の張力は、ダンサシステム４０が存在しない場合の張力と実質的に同一となる。より具体的には、版胴間のウェブ４の張力は、前区間から流入した張力と、第１版胴２４と第２版胴３４との特性の違い（例えば加工精度等により生じる径の違い）により発生する張力と、を含んだ張力（以下、基準張力という）と実質的に同一となる。

（印刷工程）
制御装置１００は、搬送ローラを駆動してウェブ４を搬送させる。モータ制御部１３２は、２つの版胴を位相制御運転する。これにより、２つの版胴の印刷パターンが重なり合うようにウェブ４に印刷される。圧力制御部１３４は、圧力センサ５２からの検出値を参照しながら、アクチュエータ本体５０内の圧力が基準圧力保持部１４２に保持される基準圧力に維持されるように、言い換えると２つの版胴間のウェブ４の張力が基準張力に維持されように制御する。

ここで例えば、図４（ｂ）に示すように、第１印刷ユニット２０で印刷された印刷パターンのインキを乾かすための乾燥風などの外乱によりウェブ４がばたつき、版胴間のウェブ４に張力変動が生じると、ダンサローラ４６が上下方向に移動して２つの版胴間のパス長が変化する。これにより、版胴間のウェブ４に生じる張力変動を抑制できる。

以上説明した本実施の形態によれば、ダンサシステム４０は、そのダンサローラ４６が２つの版胴間に配置され、２つの版胴間のウェブ４の張力が基準張力に維持されるように制御する。

ところで、２つのローラ間にダンサシステムのダンサローラを設置し、２つのローラ間のウェブの張力を任意の張力に制御する構成は、従来より知られている。この構成では、２つのローラ間のウェブ４に生じる張力変動を吸収するべくダンサローラ４６が移動する。この場合、２つのローラのうちの少なくとも一方の回転速度を変化させ、ダンサローラ４６の位置を例えばストローク範囲の中間位置に戻すことで、ダンサローラ４６がそのストローク範囲の限界に到達するのを避けることができる。

一方、本実施の形態では、２つの版胴は位相制御されているため、それらの回転速度を変化させることができない。つまり、ダンサローラ４６がそのストローク範囲の限界に到達するのを版胴の回転速度を変化させることで避けることはできない。このように、位相制御されている２つの版胴間にダンサシステムのダンサローラを設置することはそれほど単純ではない。

これに対し、上述したように本実施の形態では、ダンサシステム４０は、版胴間のウェブ４の張力が基準張力、すなわち前区間から流入した張力と、第１版胴２４と第２版胴３４との特性の違いにより発生する張力と、を含んだ張力と実質的に同一となるように制御する。したがって、ダンサローラ４６がストローク範囲の限界に到達する事態が生じないため、２つの版胴のうちの少なくとも一方の回転速度を変化させる必要も生じない。したがって、本実施の形態によれば、位相制御されている２つの版胴間にもダンサシステム４０のダンサローラ４６を配置できる。そして、ダンサシステム４０によって２つの版胴間に生じる張力変動が抑制される。

つまり、本実施の形態によれば、第１版胴２４および第２版胴３４を同位相で回転させつつそれらの間のウェブ４の張力変動を抑制でき、したがって更なる印刷の高精度化を実現できる。

以上、実施の形態に係るダンサシステムについて説明した。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、第１版胴２４と第２版胴３４は、別々の駆動モータで駆動され、かつ、位相制御されている場合について説明したが、これに限られない。第１版胴２４と第２版胴３４は、同位相で回転するよう構成されていればよく、例えばそれら２つの版胴が１つの駆動モータで駆動されることによってそれらが同位相で回転してもよい。

（変形例２）
実施の形態および上述の変形例では、２つの版胴間にダンサシステム４０のダンサローラ４６を配置する場合について説明したが、これに限られない。位相制御される別の２つのローラの間にダンサシステム４０の配置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３）
実施の形態および上述の変形例では、印刷装置が凹版印刷装置である場合について説明したが、これに限られず、印刷装置１０はオフセット印刷装置、ＣＩ型またはライン型のフレキソ印刷装置などの他の方式の印刷装置でもよい。この場合、これら他の方式の印刷装置の２つの胴の間にダンサシステム４０の配置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４）
実施の形態および上述の変形例では、ウェブ処理システム１０２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５）
実施の形態および上述の変形例では、ロッド６４およびダンサローラ４６が移動する方向が上下方向である場合について説明したが、これに限られず、その他の方向に移動するようにダンサシステム４０が設けられてもよい。例えば、ダンサシステム４０は、ロッド６４およびダンサローラ４６が水平方向に移動するように設けられてもよい。

（変形例６）
実施の形態では、準備工程において、ダンサシステム４０により基準圧力すなわち基準張力に関する情報を検出する場合について説明したが、これに限られず、２つのローラ間に別に設置した張力検出器により基準圧力、基準張力を検出してもよい。この場合、ダンサローラ４６を通らないようにウェブ４を搬送した状態あるいはダンサローラ４６が動かないように機械的に固定した状態で基準張力を検出してもよい。そして、印刷工程において、ダンサローラ４６は基準張力に応じた力（推力）をウェブ４に付与するようにアクチュエータ本体５０内の圧力を付与してもよい。

（変形例７）
実施の形態および上述の変形例では、アクチュエータ本体５０がエアアクチュエータである場合について説明したが、これに限られない。アクチュエータ本体５０は、例えば油圧アクチュエータ、電磁アクチュエータ、その他のアクチュエータであってもよい。

（変形例８）
実施の形態および上述の変形例では、印刷装置１０がアクチュエータ装置４８を備える場合について説明したが、これに限られない。版胴間のウェブ４の張力を基準張力に維持するように力を付与できるものであればよく例えば、アクチュエータ装置４８の代わりに基準張力に応じた重さの重りがダンサローラ４６にぶら下げられてもよい。この場合、張力検出器により基準張力を検出し、その検出値に基づき重りの重さを決定すればよい。

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。また、請求項に記載の各構成要件が果たすべき機能は、実施の形態および変形例において示された各構成要素の単体もしくはそれらの連係によって実現されることも当業者には理解されるところである。例えば請求項に記載の２つのローラは、第１版胴２４と第２版胴３４により実現されてもよい。

４ ウェブ、 ２０ 第１印刷ユニット、 ２４ 第１版胴、 ３０ 第２印刷ユニット、 ３４ 第２版胴 、 １００ 制御装置、 １０２ ウェブ処理システム、 １３２ モータ制御部、 １３４ 圧力制御部、 １４２ 基準圧力保持部。

本発明は、ウェブ処理システムおよびその制御方法に利用できる。

Claims (5)

1. 移動経路に沿って連続的に存在するウェブに接触しながら同位相で回転するように構成された２つのローラと、
   前記２つのローラの間のウェブの張力変動を抑制するための抑制機構と、を備え、
   前記抑制機構は、
   前記２つのローラの間のウェブに接触するダンサローラと、
   前記ダンサローラに連結されたロッドを有するアクチュエータ本体であって、その内部の圧力に応じた力を前記ダンサローラを介して前記２つのローラの間のウェブに付与するアクチュエータ本体と、
   前記アクチュエータ本体内の圧力を制御する圧力制御部と、
   を含み、
   前記圧力制御部は、前記アクチュエータ本体内の圧力が基準圧力に維持されるように制御し、
   前記基準圧力は、前記２つのローラが同位相で回転中において前記ダンサローラを一定の位置に維持させたときの前記アクチュエータ本体内の圧力であることを特徴とするウェブ処理システム。
2. 前記抑制機構は、前記２つのローラ間のウェブの張力が変動したときに当該２つのローラ間のウェブのパス長が変化するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のウェブ処理システム。
3. 前記抑制機構は、前記２つのローラの間のウェブの張力を、前区間から流入した張力と当該２つのローラの特性の違いに基づいて当該２つのローラの間のウェブに生じる張力とを含んだ張力に維持するように、当該２つのローラの間のウェブに力を付与することを特徴とする請求項１または２に記載のウェブ処理システム。
4. 移動経路に沿って連続的に存在するウェブに接触しながら同位相で回転するように構成された２つのローラと、
   前記２つのローラの間のウェブの張力変動を抑制するための抑制機構と、を備え、
   前記抑制機構は、
   前記２つのローラの間のウェブに接触するダンサローラと、
   前記ダンサローラに力を付与するアクチュエータ本体と、
   前記アクチュエータ本体を制御する制御部と、を含み、
   前記制御部は、前記ダンサローラが前記２つのローラの間のウェブに基準力を付与するように前記アクチュエータ本体を制御し、
   前記基準力は、前記２つのローラが同位相で回転中において前記ダンサローラを一定の位置に維持させたときに前記ダンサローラが前記２つのローラの間のウェブに付与する力であることを特徴とするウェブ処理システム。
5. 移動経路に沿って連続的に存在するウェブに接触しながら同位相で回転するように構成された２つのローラと、それらの間に配置されるダンサローラを含むダンサローラシステムと、を備えるウェブ処理システムの制御方法であって、
   前記ダンサローラが一定の位置に維持されるよう制御した状態で前記２つのローラを同位相で回転させ、前記２つのローラの間のウェブに付与している力を検出するステップと、
   検出された力を基準に前記ダンサローラに付与する力を制御した状態で２つのローラを同位相で回転させるステップと、を含むことを特徴とする制御方法。

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