JPWO2011030644A1 - 印刷用パウダー散布装置 - Google Patents

Abstract

印刷用パウダー散布装置１０は、印刷済みの紙１の移動中に紙１の表面に裏移り防止用のパウダー３を散布する装置であって、紙１を正負いずれかの極性に帯電させる印刷紙帯電手段１１と、パウダー３を帯電後の紙１の極性とは逆の極性に帯電させるパウダー帯電手段１２と、印刷紙帯電手段１１よりも紙１の移動方向の下流側において、帯電後のパウダー３を紙１に散布するパウダー散布手段１３と、移動中の紙１の周辺における湿度を測定する湿度測定手段１４と、測定湿度に応じて、印刷紙帯電手段１１における紙１の帯電又は／及びパウダー帯電手段１２におけるパウダー３の帯電に用いる電圧を制御する制御手段１５とを備える。これにより、湿度の相違が原因で生じるパウダー３の付着量のばらつきやパウダー散布後の紙１の帯電が抑えられる。

Description

本発明は、印刷機より排出された刷り上がりの紙を堆積する際に、未乾燥の印刷インキが裏移りすることを防止するための印刷用パウダーを散布する装置に関する。

印刷し終えた紙の裏移り防止のために、紙の表面にパウダーを散布する印刷用パウダー散布装置が従来より利用されている。パウダーは、印刷後の紙が堆積前に高速で移動する間に、その紙の表面に散布されるため、紙の移動で生じる気流の影響を受けて周囲に飛散する。そのため、紙面への付着率の悪化、印刷機の汚染、周囲への飛散による作業環境の悪化等の原因となる。

特許文献１〜３には、印刷し終えた紙を正負いずれかに帯電させ、その紙の帯電とは逆極性に帯電させたパウダーをその紙の表面に散布することが記載されている。これにより、パウダーは電気的に紙の表面に付着し易くなり、付着率が向上すると共に、パウダーによる印刷機の汚染を抑えることができる。また、紙の電荷とパウダーの電荷は電気的に中和される。紙の帯電は、紙の通路を挟むように放電電極とアース電極を配置して両電極の間に高電圧を印加することにより行い、パウダーの帯電は、ノズル内においてパウダーを乗せた気流の通路を挟んで放電電極とアース電極を配置し、両電極の間に高電圧を印加することにより行われている。

特開昭58-071165号公報（特許請求の範囲第5項、第8欄18行目〜第11欄7行目、第3図） 特開昭62-068754号公報（特許請求の範囲、第3欄5行目〜第4欄11行目、図面） 特表2002-522277号公報（[0007]）

特許文献１〜３に記載の装置では、紙やパウダーに印加する電圧が同じであっても、使用する日時や使用環境等の条件の相違により、紙の表面へのパウダーの付着率にばらつきが生じていた。パウダーの付着率が低下した時には、紙の表面に付着しないパウダーによる印刷機の汚染度や作業環境の悪化度が高まる。そのうえ、付着率の低下を補って所定量のパウダーを紙の表面に付着させるために、パウダーの散布量を増加させる必要が生じ、それによって、紙の表面に付着しないパウダーの量が更に増加する、という悪循環が生じる。また、上記の条件によっては、パウダー散布後の紙が電荷を帯びたままになることがわかった。

本発明が解決しようとする課題は、日時や使用環境等の条件の相違によるパウダーの付着量のばらつきや、パウダー散布後の紙の帯電を抑えることができる印刷用パウダー散布装置を提供することである。

本願発明者は、パウダーの付着量のばらつきやパウダー散布後の紙の帯電の有無の違いが生じる原因を研究した。その結果、紙やパウダーに印加する電圧が同じであっても、湿度に依って紙やパウダーの帯電量が変化することにより、紙の帯電量とパウダーの帯電量の平衡が崩れてパウダーが電気的に紙の表面に付着し難くなったり、パウダー散布後の紙に帯電が生じたりすることを見出し、本発明を成すに至った。

即ち、上記課題を解決するために成された本発明に係る印刷用パウダー散布装置は、印刷済みの紙の移動中に該紙の表面に裏移り防止用のパウダーを散布する装置であって、
a) 前記紙を正負いずれかの極性に帯電させる印刷紙帯電手段と、
b) 前記パウダーを前記帯電後の前記紙の極性とは逆の極性に帯電させるパウダー帯電手段と、
c) 前記印刷紙帯電手段よりも前記紙の移動方向の下流側において、前記帯電後の前記パウダーを前記紙に散布するパウダー散布手段と、
d) 前記移動中の紙の周辺における湿度を測定する湿度測定手段と、
e) 前記測定湿度に応じて、前記印刷紙帯電手段における紙の帯電又は／及び前記パウダー帯電手段におけるパウダーの帯電に用いる電圧を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

一般的に、湿度以外の条件が同じである場合には、湿度が高くなるほど、紙やパウダーの帯電量が減少する。ここで、湿度に対する帯電量の減少の度合いは、紙とパウダーでは異なるため、ある湿度で紙の帯電量とパウダーの帯電量を平衡させるように調整したとしても、湿度が変化するとその平衡が崩れる。そこで、本発明に係る印刷用パウダー散布装置では、紙の周辺における湿度に応じて、印刷紙帯電手段における紙の帯電又は／及びパウダー帯電手段におけるパウダーの帯電に用いる電圧を制御することによって紙やパウダーの帯電量を調整する。このように紙やパウダーの帯電量を調整することにより、紙の帯電量とパウダーの帯電量を平衡させ、それによりパウダーを電気的に紙の表面に付着し易くして付着率を向上させることができると共に、パウダー散布後の紙の帯電を抑制することができる。湿度に応じた電圧の制御は、予め実験により得た湿度と最適な電圧の関係に基づいて行うことができる。

前記印刷紙帯電手段には、
前記移動中の紙の表面に対向し、貫通孔が設けられた板状の接地電極と、
前記貫通孔を通過して先端が前記接地電極の前記紙側に突出した針状電極と、
を備えるものを好適に用いることができる。
このように針状電極の先端を接地電極の紙側に突出させておくことにより、針状電極と接地電極の間に高電圧を印加することで生じたイオンのうち紙の表面側に移動するものが接地電極に遮られることを防ぐことができる。

前記パウダー帯電手段には、
パウダー帯電手段用電極と、
前記パウダーを前記パウダー帯電手段用電極に直接接触させるように供給するパウダー供給手段と、
を備えるものを好適に用いることができる。
このようにパウダーをパウダー帯電手段用電極に直接接触させることにより、パウダーを効率よく帯電させることができる。また、放電を用いずにパウダーを帯電させることができるため、粉塵中における放電に起因する爆発のおそれがなく、パウダーを安全に取り扱うことができる。

本発明に係る印刷用パウダー散布装置では、湿度測定手段で測定された湿度に応じて印刷紙帯電手段における紙の帯電又は／及びパウダー帯電手段におけるパウダーの帯電に用いる電圧を制御するため、湿度の相違が原因となって生じていたパウダーの付着量のばらつきを抑えることができると共に、特に付着率が低下した時に生じていた印刷機の汚染や周囲への飛散による作業環境の悪化を防ぐことができる。また、パウダー散布後に紙が電荷を帯びたままになることを防ぐこともできる。

本発明に係る印刷用パウダー散布装置を有する印刷機の例を示す概略構成図。 本発明に係る印刷用パウダー散布装置の一実施例を示す概略構成図。 本実施例の印刷用パウダー散布装置における印刷紙帯電部の拡大図。 本実施例の印刷用パウダー散布装置におけるパウダー帯電部及びパウダー散布部の拡大図。 紙に印加した電圧と紙の帯電量の関係を測定した結果を示すグラフ。 湿度とパウダーの帯電量の関係を測定した結果を示すグラフ。 本実施例(a)及び比較例(b)について、パウダーを散布した紙の表面を撮影した顕微鏡写真。

図１〜図７を用いて、本発明に係る印刷用パウダー散布装置の一実施例を説明する。

本実施例の印刷用パウダー散布装置１０は印刷機と組み合わせて使用される。図１に、本発明に係る印刷用パウダー散布装置を有する印刷機の例を示す。この印刷機２０は、印刷部２１と、印刷前の紙１Ａを印刷部２１に供給する給紙部２２と、印刷部２１で印刷済みの紙１を堆積する堆積部２３と、紙１を印刷部２１から堆積部２３に搬送する搬送部２４を有する。

搬送部２４は、無端チェーン２４１と、無端チェーン２４１に取り付けられた把持装置２４２を有する。無端チェーン２４１は第１チェーンガイド２４３１及び第２チェーンガイド２４３２に掛けられており、その一部は堆積部２３の直上に配置される。第１チェーンガイド２４３１は、印刷部２１に設けられた案内ローラ２１１に対向している。なお、このような搬送部２４は、例えば特開平7-267452号公報や特開2001-199044号公報に記載のように、既知のものである。

搬送部２４の動作は以下の通りである。把持装置２４２は、第１チェーンガイド２４３１及び第２チェーンガイド２４３２が回転することにより循環移動する。そして、把持装置２４２は、案内ローラ２１１から送り出された紙１を把持して移動させ、堆積部２３の直上において紙１を解放する。これにより、紙１は堆積部２３に堆積される。紙１を解放した把持装置２４２は、循環移動して案内ローラ２１１の近傍に戻り、再び紙１を把持する。こうして繰り返し紙１を印刷部２１から堆積部２３に移動させる。

印刷用パウダー散布装置１０は、図１に示すように、搬送部２４内に設けられる。以下、搬送部２４内での印刷用パウダー散布装置１０の位置の例を示す。図１(a)に示した例では、紙１を堆積部２３よりも高い位置まで上げるために、第１チェーンガイド２４３１が第２チェーンガイド２４３２よりも下側に設けられており、無端チェーン２４１は第１チェーンガイド２４３１から第２チェーンガイド２４３２に向かう途中の位置までの間には斜め上方に向かって延びている。この例では、印刷用パウダー散布装置１０は、第１チェーンガイド２４３１から第２チェーンガイド２４３２の間の位置のうち、無端チェーン２４１が斜め上方に向いているところに配置されている。一方、図１(b)に示した例では、紙１を堆積部２３よりも高い位置まで上げるために、印刷部２１の案内ローラ２１１が図１(a)の例よりも高い位置に設けられている。そのため、無端チェーン２４１は全体がほぼ水平に配置されている。この例では、印刷用パウダー散布装置１０は第１チェーンガイド２４３１から第２チェーンガイド２４３２の間に配置されている。

以下、印刷用パウダー散布装置１０について、図２〜図４を用いて詳細に説明する。印刷用パウダー散布装置１０は、印刷機から排出された紙１が搬送部２４によって１枚ずつ搬送路２を通過する際に、紙１の表面にパウダー３を散布するものである。こうしてパウダー３が散布された紙１は、搬送路２を通過した後に堆積部２３に堆積されるが、パウダー３が表面に存在することにより、表面のインキが上の紙の裏面に移ることが防止される。パウダー３には、澱粉や、澱粉の粒子にコーティングを施したもの等が用いられる。

印刷用パウダー散布装置１０の構成を説明する。印刷用パウダー散布装置１０は、印刷紙帯電部１１と、パウダー帯電部１２と、パウダー散布部１３と、湿度センサ１４と、制御部１５とを有する。

印刷紙帯電部１１は、図３に拡大図で示すように、針状電極１１１と、搬送路２を通過する紙１に略平行に配置された板状の接地電極１１２を有する。接地電極１１２は貫通孔１１２Ａを有する。針状電極１１１は貫通孔１１２Ａを通過し、その先端が接地電極１１２よりも紙１側に突出するように配置されている。針状電極１１１には0V〜数十kVの範囲内で出力電圧を変化させることができる第１高電圧可変直流電源１１３の正電極が接続されている。

パウダー帯電部１２及びパウダー散布部１３は、図４に示す構成を有する。
まず、パウダー散布部１３について説明する。パウダー散布部１３は、パウダー３を紙１の表面に吹き付けるための金属製のノズル１３１と、パウダー３をノズル１３１に供給するパウダー供給管１３２と、パウダー３に空気を混合するためにパウダー供給管１３２に空気を供給する空気供給管１３３と、を有する。
パウダー帯電部１２は、ノズル１３１と、負電極がノズル１３１に接続された第２高電圧可変直流電源１２３とを有する。ノズル１３１内には、パウダー供給管１３２と接続され、パウダー供給管１３２の延長線上に延びるパウダー導入管１３１Ａと、パウダー導入管１３１Ａの延長方向に対して45°の角度をもって設けられたパウダー接触壁（パウダー帯電手段用電極）１３１Ｂと、パウダー導入管１３１Ａの延長方向に対して90°であって紙１に垂直な方向に延びるパウダー散布管１３１Ｃとを有する。パウダー接触壁１３１Ｂはノズル１３１を構成する金属体の一部であるため、第２高電圧可変直流電源１２３により、接地に対して負の電位が与えられる。このように、ノズル１３１はパウダー散布部１３の構成要素であると共に、パウダー帯電部１２の構成要素でもある。

図２に示すように、パウダー散布管１３１Ｃの延長線と紙１が交わる位置は、印刷紙帯電部１１の針状電極１１１の延長線と紙１が交わる位置よりも、紙１の進行方向の下流側にある。湿度センサ１４は、これら２つの位置よりも紙１の進行方向の上流側であって紙１の近傍の位置における湿度を測定するものである。

制御部１５は、湿度センサ１４により測定された湿度が入力されると共に、その入力された湿度に応じて第１高電圧可変直流電源１１３及び第２高電圧可変直流電源１２３の出力電圧を制御するものである。制御部１５にはパーソナルコンピュータ等の演算装置を用いることができる。制御部１５には、測定された湿度と第１高電圧可変直流電源１１３及び第２高電圧可変直流電源１２３に出力すべき電圧の対応関係を記録した湿度−電圧テーブル１５１が含まれている。湿度−電圧テーブル１５１のデータは、予備実験により得たものを用いる。湿度−電圧テーブル１５１にはコンピュータの記憶装置（メモリ、ハードディスク等）を用いることができる。

次に、印刷用パウダー散布装置１０の動作を説明する。ここでは(1)印刷紙帯電部１１、パウダー帯電部１２及びパウダー散布部１３の基本的な動作を説明した後に、(2)湿度に応じた帯電量の制御について説明する。

(1)印刷紙帯電部１１、パウダー帯電部１２及びパウダー散布部１３の基本的な動作
前述のように印刷機から排出された紙１が搬送路２を通過する間、針状電極１１１と接地電極１１２の間に、第１高電圧可変直流電源１１３により高電圧が印加される。ここで印加される電圧の値については後述する。この高電圧の印加により、針状電極１１１の先端付近にコロナ放電が生じ、その放電により気体の分子が電離して陽イオンが生成される。こうして生成された陽イオンが紙１に付着することにより、紙１が正に帯電する。ここで、コロナ放電は他種の放電よりも一定電圧を印加した際の放電電流の変動が小さいという特長を有するため、本実施例ではコロナ放電をイオンの生成に用いることにより、イオンの発生量を印加電圧によって容易に制御することができる。また、本実施例では針状電極１１１の先端が接地電極１１２よりも紙１の側に突出しているため、針状電極１１１の先端付近で生成された陽イオンは接地電極１１２に遮られることなく紙１に到達する。

一方、図４に示すように、パウダー帯電部１２及びパウダー散布部１３では、パウダー供給管１３２からノズル１３１にパウダー３が供給されると共に、空気供給管１３３からパウダー供給管１３２に空気が供給される。これにより、ノズル１３１にパウダー３と空気の混合体が導入される。それと共に、ノズル１３１に第２高電圧可変直流電源１２３により高電圧が印加される。パウダー・空気混合体はノズル１３１内において、パウダー導入管１３１Ａを通過してパウダー接触壁１３１Ｂに接触する。この時、パウダー接触壁１３１Ｂに負の電位が与えられることから、パウダー接触壁１３１Ｂに接触したパウダー３は負に帯電する。

こうして負に帯電したパウダー３は、パウダー散布管１３１Ｃから紙１に向かって排出され、紙１の表面に付着する。排出されたパウダー３は負に帯電していることから、正に帯電した紙１に電気的に引き寄せられるため、パウダー３が周囲に飛散し難い。そのため、パウダー３によって周囲が汚染されることや、紙１に達するパウダー３の量が変動することを防ぐことができる。

(2)湿度に応じた帯電量の制御
(1)で説明したように紙１及びパウダー３に与えられた電荷は、紙１の表面において電気的に中和されるが、紙１に与えられた正の帯電量とパウダー３に与えられた負の帯電量が釣り合っていなければ、パウダー３が散布された後の紙１に正負いずれかの電荷が残ってしまう。これら正負の帯電量が釣り合わない理由として、紙１やパウダー３の帯電量が湿度によって変化することが挙げられる。

図５及び図６を用いて、本実施例の印刷用パウダー散布装置１０において紙の帯電量と湿度の関係を測定した実験（実験１）、及びパウダーの帯電量と湿度の関係を測定した実験（実験２）の結果を説明する。実験１では、(i)印刷紙帯電部１１により紙に印加する正の電圧、及び(ii)印刷用パウダー散布装置１０が配置された実験室内の湿度、の2つのパラメーターを変化させつつ、紙の電位の変化を測定した。この実験１では、パウダーは紙に散布しなかった。実験２では、(i)パウダー帯電部１２によりパウダーに印加する負の電圧、及び(ii)印刷用パウダー散布装置１０が配置された実験室内の湿度、の2つのパラメーターを変化させつつ、パウダーが散布された紙の電位の変化を測定した。この実験２では、紙には印刷紙帯電部１１による電圧は印加していない。そのため、実験２における紙の電位の変化はパウダーの帯電量の変化を反映しているといえる。なお、実験１及び２を通して、紙及びパウダーは同種のものを使用し、パウダーは同じ量だけ散布した。

図５は、実験１において、試験室の湿度が40％, 50％, 60％, 70％の4通りの場合について、印刷紙帯電部１１により紙に印加する電圧の変化による紙の電位の変化をグラフに示したものである。このグラフより、湿度が増加するに伴って紙の電位、即ち紙の帯電量が減少する傾向が見られる。このように、紙に印加する電圧を調整することにより、紙の電位、即ち紙の帯電量を制御することができる。

図６は、実験２において、パウダー帯電部１２によりパウダーに印加する電圧が-15kV, -17kV及び-19kVの3通りの場合について、試験室の湿度の変化による紙の電位の変化をグラフに示したものである。このグラフより、湿度が増加するに伴って、帯電したパウダーが散布された紙の電位の絶対値、即ちそのパウダーの帯電量が減少する傾向が見られる。

このように紙１やパウダー３の帯電量が湿度によって変化することが確認された。そこで、各湿度において実験１で得られた紙の帯電量と実験２で得られたパウダーの帯電量ができるだけ等しくなるように、各湿度における印刷紙帯電部１１の電圧及びパウダー帯電部１２の電圧を定めるデータ（湿度−電圧テーブル１５１に収容するデータ）を作成しておく。そして、(1)で述べたパウダーの散布並びに紙及びパウダーへの帯電を行っている間、紙１の近傍の湿度を湿度センサ１４で測定しつつ、この湿度−電圧テーブル１５１に収容されたデータを用いて、制御部１５は第１高電圧可変直流電源１１３及び第２高電圧可変直流電源１２３の出力電圧につき、測定された湿度に応じた設定値を算出し、これら2つの出力電圧を制御する。これにより、紙１に与えられる正の帯電量とパウダー３に与えられる負の帯電量を湿度に応じて変化させ、パウダー散布後の紙１の帯電を抑えることができる。

なお、上記実験１及び実験２では印刷紙帯電部１１により紙に印加する電圧、及びパウダー帯電部１２によりパウダーに印加する電圧につき、絶対値で15〜19kV（実験１で湿度40％の場合には15〜20kV）の範囲内で実験を行ったが、実際にはそれよりも広い印加電圧の範囲内において、紙の帯電量とパウダーの帯電量を一致させることができる。また、それら帯電量はパウダーや紙の材質によって異なるため、湿度−電圧テーブル１５１に収容するデータは、実際に使用するパウダーや紙に応じて作成する。

図７(a)に、本実施例の印刷用パウダー散布装置１０を用いて、印刷紙帯電部１１に+12.6kV、パウダー帯電部１２に-11.0kVの電圧を印加しつつ、パウダーを散布した紙の表面の顕微鏡写真を示す。また、図７(b)に、比較例として、印刷紙帯電部１１及びパウダー帯電部１２に電圧を印加することなくパウダーを散布した紙の表面の顕微鏡写真を示す。これらの顕微鏡写真より、写真に白く写されたパウダーは、比較例よりも本実施例の方が多量に紙の表面に付着しているように見える。実際、この写真に写ったパウダーのうち粒子が視認し易い、粒径が10μm以上の粒子の数を数えたところ、比較例では20個であったのに対して、本実施例ではそれよりも多い91個であった。従って、本実施例の方が、パウダーが紙の表面に付着しやすく、それにより、紙の周囲をパウダーで汚染し難い、といえる。

本発明に係る印刷用パウダー散布装置は上記実施例のものには限定されない。
例えば、上記実施例では針状電極１１１と接地電極１１２の間の電圧及びパウダー接触壁１３１Ｂと接地の間の電圧の双方を湿度に応じて制御しているが、いずれか一方の電圧を制御してもよい。
また、上記実施例では針状電極１１１に第１高電圧可変直流電源１１３の正電極を接続し、パウダー接触壁１３１Ｂに第２高電圧可変直流電源１２３の負電極を接続したが、針状電極１１１に第１高電圧可変直流電源１１３の負電極を接続し、パウダー接触壁１３１Ｂに第２高電圧可変直流電源１２３の正電極を接続してもよい。これにより、紙１は負に帯電し、パウダー３は正に帯電する。

１…紙
２…搬送路
３…パウダー
１０…印刷用パウダー散布装置
１１…印刷紙帯電部
１１１…針状電極
１１２…接地電極
１１２Ａ…貫通孔
１１３…第１高電圧可変直流電源
１２…パウダー帯電部
１２３…第２高電圧可変直流電源
１３…パウダー散布部
１３１…ノズル
１３１Ａ…パウダー導入管
１３１Ｂ…パウダー接触壁
１３１Ｃ…パウダー散布管
１３２…パウダー供給管
１３３…空気供給管
１４…湿度センサ
１５…制御部
１５１…湿度−電圧テーブル
２０…印刷機
２１…印刷部
２１１…案内ローラ
２２…給紙部
２３…堆積部
２４…搬送部
２４１…無端チェーン
２４２…把持装置
２４３１…第１チェーンガイド
２４３２…第２チェーンガイド

Claims (3)

1. 印刷済みの紙の移動中に該紙の表面に裏移り防止用のパウダーを散布する装置であって、
   a) 前記紙を正負いずれかの極性に帯電させる印刷紙帯電手段と、
   b) 前記パウダーを前記帯電後の前記紙の極性とは逆の極性に帯電させるパウダー帯電手段と、
   c) 前記印刷紙帯電手段よりも前記紙の移動方向の下流側において、前記帯電後の前記パウダーを前記紙に散布するパウダー散布手段と、
   d) 前記移動中の紙の周辺における湿度を測定する湿度測定手段と、
   e) 前記測定湿度に応じて、前記印刷紙帯電手段における紙の帯電又は／及び前記パウダー帯電手段におけるパウダーの帯電に用いる電圧を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする印刷用パウダー散布装置。
2. 前記印刷紙帯電手段が、
   前記移動中の紙の表面に対向し、貫通孔が設けられた板状の接地電極と、
   前記貫通孔を通過して先端が前記接地電極の前記紙側に突出した針状電極と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の印刷用パウダー散布装置。
3. 前記パウダー帯電手段が、
   パウダー帯電手段用電極と、
   前記パウダーを前記パウダー帯電手段用電極に直接接触させるように供給するパウダー供給手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷用パウダー散布装置。

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