JP2006327198A - 液体を塗布する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望するやり方で液体塗布を調量することを可能にし、液体が塗布される物体の表面が、装置もしくは用いられる方法によって損傷をうけることがなく、少ない所要スペースしか有していない、液体を塗布する装置を提供する。
【解決手段】液体２のための少なくとも１つの出口開口部２１４を有する塗布装置２０８を備える、液体を調量して非接触に塗布する装置は、余った液体２３５のための少なくとも１つの入口開口部２４６を有する吸引装置２１０を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の前提項に記載されている、液体を塗布する装置に関する。

さらに本発明は、請求項９の前提項に記載されている、液体を塗布する方法に関する。

特許文献１によって、流動性のある印刷インキを被印刷体に移すための制御可能な版が公知である。版６は格子状の開口部を備える表面を有しており、これらの開口部は、水槽１６のなかにある印刷インキ１５を収容するために設けられている。開口部の背後の、加熱部材を有する別個に制御可能なキャビティ２は、加熱によって膨張する、その後の冷却時に印刷インキをキャビティへ吸い込む充填気体を含んでいる。余った印刷インキは、ドクターブレード１８によって版の表面から掻き落とされる。版の表面を被印刷体１９と接触させてから、充填気体があらためて加熱され、それによって印刷インキがキャビティから外に出て、被印刷体に移る。

余った印刷インキを掻き落とすことによって、版の表面に磨耗が生じることがある。さらに、余った印刷インキを掻き落としただけでは不十分な場合があり、そのために、多すぎる印刷インキが被印刷体上の特に本来インキがないはずの個所に移ってしまう。

特許文献２によって、いわゆるインキバー（Ｆａｒｂｂａｌｋｅｎ）として製作された印刷機のインキ装置が公知である。この場合、印刷インキは、インキ着けローラの外套面から最大３ｍｍの距離で配置された、たとえばフラットノズルとして構成されたノズル１によって、連続する膜としてインキ着けローラに塗布される。

特許文献３も、インキ着けローラに対して短い距離をおいて配置されたインキバーを記載している。同じく特許文献４にも、インキ出しローラ０１の外套面３１に均等なインキ膜を塗布する、スリットノズル１６を備えたインキ供給装置２が記載されている。

このように従来技術から公知となっているインキバーは、連続した均等なインキ膜を塗布するためにインキ装置で常に用いられている。

それに対して特許文献５は、印刷機のインキ・湿し水ローラのために非接触に作動する調量装置を記載している。最初は連続的にスクリーンローラ１へ塗布されるインキ膜が先行ドクター（Ｖｏｒｒａｋｅｌ）４によって処理され、次いで、インキ塗布ユニットまたは先行ドクターから距離をおいた位置で、わずかな間隔で配置された吸引条片３によって部分的に除去される。吸引された外気は、先行ドクター４によって掻き落とされなかった印刷インキのスクリーンウェブ縁への付着力と、インキ分子相互の凝集力とを克服し、印加される吸引圧力との関連で、印刷スクリーン目からもスクリーンウェブ縁からもインキ分子を運び去る。

図示もしくは記載されていないインキ塗布ユニットと、先行ドクターと、吸引条片とで構成される上述した装置は、部品の数が多いことと、部品相互の距離とによって、ローラの外周のところに広い構造スペースを占める。
欧州特許明細書１１５４９０５Ｂ１ ドイツ実用新案明細書１９４３９３９ ドイツ特許明細書１９７８６５７ ドイツ特許出願公開明細書１９８６０６４１Ａ１ ドイツ特許出願公開明細書３６０８９４４Ａ１

そこで本発明の目的は、所望するやり方で液体塗布を調量することを可能にする、液体を塗布する装置および方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的、または上記に代わる目的は、液体が塗布される物体の表面が、装置もしくは用いられる方法によって損傷をうけることがない、液体を塗布する装置および方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的、または上記に代わる目的は、少ない所要スペースしか有していない、液体を塗布する装置を提供することにある。

上記の目的は、請求項１の特徴を備える装置、および請求項９の特徴を備える方法によって達成される。本発明のその他の有利な実態様態は、従属請求項に記載されている。

液体のための少なくとも１つの出口開口部を有する塗布装置を備える、液体を調量して非接触に塗布する本発明の装置は、余った液体のための少なくとも１つの入口開口部を有する吸引装置を有することを特徴としている。

たとえば掻き落としによって液体を調量するために、液体が塗布される物体との接触が必要な従来の塗布装置とは異なり、本発明の塗布装置は非接触で作用し、すなわち、塗布されるべき液体だけは物体に接触するが、装置の構成部品は物体に接触せず、それによって、有利なことに、物体、特に物体の表面における物体の損傷を防ぐことができる。

たとえばインキ着けバーのスリットノズルなどの開口部を通して液体を塗布する従来の塗布装置とは異なり、本発明の塗布装置は、塗布されるべき液体のための出口開口部に加えて、余った液体のための入口開口部も有している。「余った液体」という概念は、本願においては、塗布工程中に出口開口部から流出したのに塗布されなかった液体、または塗布されないままになっている液体を意味しており、たとえば、液体が塗布される物体と接触することなく出口開口部から入口開口部へと流れ込む液体や、物体と一時的に接触したが、塗布装置の作用領域内で入口開口部へ到達した液体を意味している。本発明に基づいて出口開口部と入口開口部を両方とも設けることによって、塗布を調量することができるという利点がある。さらに、本発明の装置は出口開口部と入口開口部を両方とも設けることによって、たとえば別個の先行ドクター（Ｖｏｒｒａｋｅｌ）が必要ないので、公知の装置に比べて省スペースに構成されるという利点がある。

効率的で制御可能な吸引工程という面から最適化された本発明の有利な実施態様では、本装置は、余った液体が気体とともに排出されるように、吸引装置が気体、特に周囲空気を吸引することを特徴としている。吸引された気体は、余った液体をたとえば液滴として運び去り、多すぎる液体が、液体が塗布される物体に到達するのを防止する吸引流を生成するために利用されるのが有利である。さらに、気体流によって、希望する量の液体だけを通過させる密閉状態が塗布装置と物体との間で生成されるのが有利である。

効率的で制御可能な液体塗布という面から最適化された本発明の他の有利な実施態様では、本装置は、余った液体が出口開口部から入口開口部へ実質的に直接到達するように、および／または気体との実質的に安定した自由境界面をもつ液体柱が出口開口部の前で形成されるように、出口開口部を通しての液体の供給と入口開口部を通しての気体の吸引とを制御する制御装置を有することを特徴とする。「直接」という概念は、本願におけるこの文脈では、液体がそれ以前に物体と接触しないか、または一時的にのみ接触してから、入口開口部へ達することを意味している。「直接」という言葉は、特に、液体が実質的に物体もしくはその表面によって運ばれることなく、入口開口部へと達することを意味している。たとえば噴水による、出口開口部から入口開口部への直接的な流動によって、ひいては省スペースな装置を製作することができるという利点があり、さらに、この装置は液体塗布を正確に制御することを可能にする。さらに、液体の気体との実質的に安定した自由境界面の形成は、液体柱がそのようにして定められた大きさを有し、定められた量の液体の的確な塗布を可能にするので、正確な制御可能性を支援する。

本発明の装置は、液体が塗布される物体の下側に配置されるのが好ましく、それによって、本発明の装置の上側で液体柱が形成されて特に噴泉のように機能し、すなわち、液体は上昇しながら出口開口部から出ていき、下降しながら入口開口部へ入っていく。

所要スペースを減らすという面で最適化された本発明の他の有利な実施態様では、本装置は、塗布装置と吸引装置が隣接して、特に直に隣接して配置されており、および／または塗布装置と吸引装置が少なくとも１つの共通の隔壁を有しており、および／または塗布装置が吸引装置に一体化されていることを特徴とする。特に印刷機のインキ装置、ニス引き装置、または湿し装置では、著しいスペース不足がしばしば生じるので、隣接した構成、特に直に隣接した構成は特に有利である。さらに、共通の隔壁を設けることは、追加のスペース獲得を可能にする。最後に、一体化によって、本発明の装置の所要スペースが大幅に減るという利点がある。そのうえ、液体と吸込空気のための供給配管を１つの装置に通すだけでよく、離れた個所で通さなくてよいという利点が得られる。保守や洗浄の目的のために考えられる本装置の取出しも、一体化によって容易になる。塗布パラメータを設定するために物体に対する本装置の間隔の調整を行うときも、同じく一体化によって、塗布装置と吸引装置が別々である場合よりも間隔調整がきわめて容易になる。

定められた均等な塗布という面で最適化された本発明の他の有利な実施態様では、本装置は、塗布装置の出口開口部と吸引装置の入口開口部のそれぞれがスリットノズルとして、特に分割されたスリットノズルとして構成されていることを特徴とする。分割されたスリットノズルを設けることで、本装置の長さ全体にわたって均等な塗布が行われるという利点がある。分割隔壁の個数と間隔は、希望する均等な塗布が実現されるように選択される。

胴を備えている本発明による印刷ユニット、特に平版印刷ユニットまたは凹版印刷ユニットは、本発明に関して上に説明したような、特にインキ、ニス、または湿し水である印刷液を前記胴の表面に塗布するために前記胴に対して間隔をおいて配置された、特に実質的に胴の長さの装置を有していることを特徴とする。

量に関して定義された、および／または制御可能な胴表面への液体塗布という面から最適化された本発明の別の有利な実施態様では、印刷ユニットは、前記胴の表面が凹部、特にスクリーン目を有していることを特徴とする。さらに、スクリーン目は吸引窪みとして設計されていてよい。

被印刷体処理機械、特に印刷機または平版印刷機または凹版印刷機は、本発明に関して上に説明したような、少なくとも１つの装置または印刷ユニットを有することを特徴としている。

塗布装置の少なくとも１つの出口開口部から液体が供給される、液体を調量して非接触に塗布する本発明の方法は、余った液体が吸引装置の少なくとも１つの入口開口部を通して運び出されることを特徴とする。

塗布を正確かつ簡単に制御することができるという点で最適化された本発明の有利な実施態様では、本方法は、余った液体が出口開口部から入口開口部へ実質的に直接到達することを特徴とする。

本発明の方法およびその有利な実施態様は、本発明の装置に関して上に説明した利点を伴っている。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、デジタル制御可能な、スクリーンの上に配置された多数の切換可能な窪み１０４がある外套面１０２を備えた、胴として構成され、デジタル方式によって画像付けされる、いわゆる吸引式版１００を示している。窪み（スクリーン目）１０４は、印刷されるべき画像の情報に基づいて、レーザ加熱装置１０６によってたとえば内側から加熱することができ、それによって、窪みの内部にある空気が加熱されて膨張する。加熱された窪みは、これに続く冷却工程中に、特に印刷インキである液体を調量して非接触に塗布するための本発明のコンパクトな塗布装置１０８のそばを通過する。このとき、収縮する空気によって印刷インキが窪みに移され、すなわち吸い込まれる（吸引式印刷版）。窪みの開口部を取り囲む個所（スクリーンウェブ）における版１００の表面は、特にインキをはじくように構成されているので、印刷インキはこの個所に移ることはなく、窪み（スクリーン）１０４そのものの個所にのみ移る。版１００が被印刷体１１２と接触する領域１１０では、窪み１０４すなわちその中にある空気がレーザ加熱装置１１４によって再び加熱され、印刷インキが空気の膨張によって吐出されて被印刷体１１２に移される。

図２には、胴２０４もしくは胴２０４の表面窪み２０６に印刷インキ２０２を塗布する、本発明による塗布装置２００（図１のコンパクトな装置１０８に相当）が示されている。

装置２００は、内部、すなわち内側に配置された、すなわち一体化された塗布装置２０８と、これを取り囲む外部、すなわち外側に配置された吸引装置２１０とを有している。塗布装置２０８は、２つの壁２１１を有するスリットノズルとして構成されており、粘性の低い、特に易流動性の印刷インキ２１３（凹版印刷インキに相当）のための図示しない供給装置と接続されている。つまり印刷インキ２１３は、方向２１２で（図２に示す構造ないし向きでは下方から）塗布装置２０８に供給され、胴表面２１８と向かい合う出口開口部２１４を通って塗布装置２０８から出ていく。出口開口部２１４の手前（図２に示す構造ないし向きでは上側）に、インキ柱２１６が形成される。このインキ柱は胴２０４の表面２１８まで達し、表面２１８と接触するのに対して、壁２１１は非接触であり、すなわち表面２１４から間隔をおいて配置されている。

吸引装置２１０は、共通の隔壁２１１に加えて２つの別の壁（外壁）２２４および２２６を有するスリットノズルとして構成されており、図示しない負圧源と接続されており、それぞれの壁２２４および２２６と胴２０４の表面２１８との間の間隔隙間２２０および２２２を通して、周囲空気を吸い込むことができるようになっている。発生するそれぞれの空気流２２８および２３０（図２に示す構造もしくは向きでは右側と左側、すなわち胴表面の運動方向と、運動方向に対して逆向き）は、吸込み装置２１０の上側領域でインキ柱２１６の境界面のそばを通過し、方向２３２および２３４（図２に示す構造もしくは向きでは下方に向かう方向）で負圧源に到達する。空気流２２８および２３０は、インキ柱２１６のそばを流れるときに印刷インキを液滴２３５あるいはインキ流として運び去り、これを方向２３２および２３４へ運んでいく。

本発明による装置の機能、すなわち用いられる塗布方法は、次のとおりである。すなわち制御装置２３６によって、一方では、印刷インキ２１３の供給、たとえば単位時間あたりの量を制御することができ、他方では、空気２２８および２３０の吸引を制御することができる。印刷インキ２１３のたとえば流速と、吸引装置に印加される負圧との間で適切な選択を行うことで、インキ柱２１８の自由境界面すなわち印刷インキ２１３と周囲空気２２８および２３０の間の境界面を、ノズル２０８および２１０の所定の直径で、および装置２００と表面２１８の間の所定の間隔で、実質的に的確に空間的、時間的に安定化させることができる。このことは、そうすれば装置２００が空間的に限られた表面２１８の面区域だけに印刷インキを着けることができ、細かく調量された塗布を行うことができるので、有利である。

表面２１８のすぐそばにある印刷インキ噴流の淀み点２３８では、表面２１８と出口開口部２１４の間でインキ柱２１６に最大の圧力が生じている。インキ柱２１６の縁部領域２４０および２４１、すなわち隔壁２１１と表面２１８の間の領域では、印刷インキの流速は、吸引装置２１０の入口開口部２４６による吸込みによっても規定される。インキ柱２１６の縁部領域２４０および２４１の圧力は、そこでは印刷インキの流速が比較的早いために、淀み点の圧力よりも低い（ベルヌーイの圧力式）。境界面２４２および２４４で生じている圧力と、インキ柱２１６の表面張力に基づく力とが互いに相殺し合っているとき、印刷インキと周囲空気との間の自由境界面２４２および２４４の空間的な位置は安定している。印刷インキが流入するときも周囲空気が流れ込むときも、流速によってそのつどの圧力を変更することができ、すなわち的確に制御することができる。

インキ柱２１６の縁部領域２４０および２４１における印刷インキの吸引速度は、吸引装置２１０に印加される負圧と、自由境界面２４２および２４４の空間的な位置によって生じる、各隔壁２１１と胴表面２１８の間の各間隙における印刷インキのオーバーハング（Ｕｅｂｅｒｈａｎｇ）とによって決まる。間隙領域におけるオーバーハングが増大すると、吸引装置２１０の各入口開口部２４６および２４８が狭くなり、そのようにして、所定の負圧で間隙における吸引率が高くなり、それによってインキ柱２１６の縁部領域２４０および２４１での印刷インキの吸引速度を大きくなる。

たとえば印加される負圧が増えると、まず吸引率が高くなり、インキ柱の縁部領域における吸引速度が増し、インキ柱の縁部領域の圧力が低下し、周囲の大気の圧力は、印刷インキと大気の間の境界面を、インキ柱の中心に向かう方向へと変位させることができる。境界面の変位は、印刷インキのオーバーハングが減り、それによって吸引率が低下して、最終的に境界面の新たな安定した位置がつくり出されるという結果をもたらす。この境界面の新たな安定した位置は、印加される負圧が増える前よりも、インキ柱の中心部に近づいている。したがって、吸引率と印刷インキのオーバーハングとの間の上述した関係は、印刷インキと周囲の大気の間の境界面を安定化させる。逆に、印加される負圧が減ると、自由境界面はインキ柱の中心部から離れた位置で安定化する。

図３は、胴表面２１８が装置２００に対してインキ柱２１６の上方で動く塗布装置２００を示している。印刷インキ２１３は少なくともわずかな付着力を表面２１８に及ぼし、その結果、インキ柱２１６は表面２１８の運動方向３００へ偏向している。インキ柱２１６の偏向は、壁２１１と胴表面２１８の間の間隙における印刷インキのオーバーハングが運動方向３００を向いているインキ柱２１６の側で増大することによって制限される。すでに説明したように、増大したオーバーハングは吸引率の上昇につながり、それに伴ってインキ柱２１６の縁部領域における流速の上昇につながり、それによって、インキ柱２１６の縁部領域における圧力が低下する。すると外圧が比較的高くなるので境界面３０２が押し戻され、境界面３０２の位置が再び安定化するが、図２に比べると運動方向３００へ変位した位置で安定化する。

インキ柱２１６の、運動方向３００と反対方向を向いている側では、印刷インキ２１３と表面２１８の間の付着力のために、印刷インキと周囲空気の間の自由境界面３０４が同じく表面２１８の運動方向３００へ動く。その結果、間隙における印刷インキのオーバーハングが小さくなり、それによって、このインキ柱２１６の縁部領域での流速が低下し、このことは、縁部領域における印刷インキの圧力が増すことにつながる。したがって、インキ柱２１６の自由境界面３０４の位置も安定化するが、やはり図２と比べると運動方向３００に変位した位置で安定化する。

こうして驚くべきことに、胴が速く回転しているときでさえ、すなわちインキ柱に対して相対的に表面２１８が動いているときでさえ、自由境界面３０２および３０４の十分な安定化を制御によって実現できることが明らかとなった。本発明の装置は、インキ柱が安定しているので窪み２０６の的確な充填のために利用することができ、それと同時に、公知のインキバー（Ｆａｒｂｂａｌｋｅｎ）に対して閉じたインキ膜の塗布を回避することができる。

図４は、本発明の装置の一実施形態を斜視図で示しており、胴の表面４００は図面を見やすくするために破線で図示している。

印刷機４０６の印刷ユニット４０４（いずれも図面を見やすくするために部分的にのみ図示）に配置されている塗布装置４０２は、実質的に胴の軸方向の長さ全体にわたって延びており、ただし少なくとも、印刷面として作用する胴の軸方向長さにわたって延びている。

塗布装置４１０が少なくとも運動方向４１２に吸込み領域によって包囲されるように、外側の吸引装置４０８に内側の塗布装置４１０が一体化されているが、吸込み領域は、運動方向４１２と逆向きにも塗布装置４１０を取り囲んでいるのが有利である。さらに、図示しているように、吸込み領域は、軸方向に見て側方に位置している塗布装置４１０の面でも、塗布装置４１０を取り囲んでいる。換言すると、塗布装置４１０は吸込み領域に全面的に埋設されていてよい。

塗布装置４１０は、印刷インキのできるだけ均等な流れを実現するために、破線で図示しているようにウェブ４１８を備えていてよく、すなわち分割されていてよい。接続部４１４によって装置４０２に印刷インキが供給され、１つまたは複数の接続部４１６によって吸引空気が排出される。図示したコンパクトな箱型構造は、所要スペースを小さくするのに役立つという利点がある。

吸引装置４０８も、できるだけ均等な吸引を実現するために、破線で図示しているようにウェブ４１９を備えていてよく、すなわち分割されていてよい。

本発明による印刷ユニットの一実施形態を示す概略的な断面図である。 本発明による装置の一実施形態を示す概略的な断面図である。 本発明による装置の一実施形態を示す他の概略的な断面図である。 本発明による装置の一実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１００ 吸引式印刷版
１０２ 外套面
１０４ 窪み
１０６ レーザ加熱装置
１０８ 塗布装置
１１０ 領域
１１２ 被印刷体
１１４ レーザ加熱装置
２００ 塗布装置
２０２ 印刷インキ
２０４ 胴
２０６ 窪み
２０８ 塗布装置／ノズル
２１０ 吸引装置／ノズル
２１１ 共通の壁
２１２ 方向
２１３ 印刷インキ
２１４ 出口開口部
２１６ インキ柱
２１８ 表面
２２０ 間隙
２２２ 間隙
２２４ 壁
２２６ 壁
２２８ 空気流
２３０ 空気流
２３２ 方向
２３４ 方向
２３５ 液滴／余った液体
２３６ 制御装置
２３８ 淀み点
２４０ 縁部領域
２４１ 縁部領域
２４２ 境界面
２４４ 境界面
２４６ 入口開口部
２４８ 入口開口部
３００ 運動方向
３０２ 境界面
３０４ 境界面
４００ 表面
４０２ 塗布装置
４０４ 印刷ユニット
４０６ 印刷機
４０８ 吸引装置
４１０ 塗布装置
４１２ 運動方向
４１４ 接続部
４１６ 接続部
４１８ ウェブ
４１９ ウェブ

Claims (10)

1. 液体を調量して非接触に塗布する装置であって、前記液体(２０２)のための少なくとも１つの出口開口部（２１４)を有する塗布装置（２０８，４１０）を備える、液体を調量して非接触に塗布する装置において、
   余った液体（２３５）のための少なくとも１つの入口開口部（２４６，２４８）を有する吸引装置（２１０，４０８）を備えていることを特徴とする、液体を調量して非接触に塗布する装置。
2. 前記吸引装置（２１０，４０８）は気体（２２８，２３０）、特に周囲空気を、前記の余った液体（２３５）が前記気体（２２８，２３０）とともに排出されるように、吸引する、請求項１に記載の装置。
3. 前記の余った液体（２３５）が前記出口開口部（２１４）から前記入口開口部（２４６，２４８）へ実質的に直接到達するように、および／または前記気体との実質的に安定した自由境界面（２４２，２４４，３０２，３０４）をもつ液体柱（２１６）が前記出口開口部（２１４）の手前に形成されるように、前記出口開口部（２１４）を通しての前記液体（２０２）の供給と前記入口開口部（２４６，２４８）を通しての前記気体（２２８，２３０）の吸引とを制御する制御装置（２３６）を有している、請求項１に記載の装置。
4. 前記塗布装置（２０８，４１０）と前記吸引装置（２１０，４０８）が隣接して、特に直に隣接して配置されており、および／または前記塗布装置（２０８，４１０）と前記吸引装置（２１０，４０８）が少なくとも１つの共通の隔壁（２１１）を有しており、および／または前記塗布装置（２０８，４１０）が前記吸引装置（２１０，４０８）に一体化されている、請求項１に記載の装置。
5. 前記出口開口部（２１４）と前記入口開口部（２４６，２４８）のそれぞれがスリットノズル、特に分割されたスリットノズルとして構成されている、請求項１に記載の装置。
6. 胴を備えている印刷ユニット、特に平版印刷ユニットまたは凹版印刷ユニットにおいて、
   特にインキ、ニス、または湿し水である印刷液（２０２）を前記胴（１００）の表面（２１８）に塗布するための、前記胴（１００）に対して間隔をおいて配置された、」特に実質的に胴の長さの、請求項１から５までのいずれか１項に記載の装置（１０８）を有していることを特徴とする印刷ユニット。
7. 前記胴（１００）の前記表面（２１８）が凹部（１０４，２０６）、特にスクリーン目を有している、請求項６に記載の印刷ユニット。
8. 被印刷体処理機械、特に印刷機または平版印刷機または凹版印刷機において、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の少なくとも１つの装置、または請求項６から７のいずれかに記載の少なくとも１つの印刷ユニットを有することを特徴とする被印刷体処理機械。
9. 塗布装置（２０８，４１０）の少なくとも１つの出口開口部（２１４）から液体（２０２）を供給する、液体を調量して非接触に塗布する方法において、
   余った液体（２３５）を吸引装置（２１０，４０８）の少なくとも１つの入口開口部（２４６，２４８）を通して運び出すことを特徴とする、液体を調量して非接触に塗布する方法。
10. 前記の余った液体（２３５）が前記出口開口部（２１４）から前記入口開口部（２４６，２４８）へ実質的に直接到達する、請求項９に記載の方法。

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