JPH07509176A - 紙着色装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 紙着色装置 本発明は水彩絵の具や水性インク用の紙着色装置に関し、詳しくは請求項１の前 段部分で定義される紙着色装置に関する。

今日、紙の着色は、走行するウェブを水性インクにより着色する手法により、種 々の着色彩色装置あるいは彩色処理により行なわれている。

今日の方法の最大の欠点は、多量（１，５グラム／ｍ２）のインクが紙ウェブに 送られることである。インクの９０％は水であるため、これは紙に多量の水を与 えることになり、紙の繊維の膨潤を引き起こし、紙の物理的特性（寸法安定性や 硬さやぞの他）を失わせたり、あるいは大幅に低下させたりする。このような通 常の着色の後にも紙の諸特性を維持するには、適当な処置（熱気の吹き付けや赤 外線の照射や短波処理やその他）により紙を後乾燥させる必要である。通常、こ れは高価で、空間を要し、複雑である。

この種の着色装置では、着色ローラーは一部が着色容器に浸かっていて、その回 転はその上に横たわる中間ローラーを回転させ、着色ローラーは中間ローラーに 着色剤を送る。中間ローラーはこれに供給された着色剤をその上に横たわるイン ク入れローラーに送り、インク入れローラーはこれに供給された着色剤を走行紙 ウェブに送る。これらの三つのローラーは互いに平行な回転軸を有している。

ローラーの相対位置と相互間圧力の調整は、ローラーの間に送られる着色剤の量 に大きな影響を与えることが知られている。ローラーからの圧力が弱いときには 、圧力が強いときよりも多くの量の着色剤を送る。従って、紙ウェブの横方向に 均一に着色剤を送るためには、圧力がローラーの間の接触線に沿って一定である ことが重要である。

今日の方法では、ローラーの位置は一般に機械的な機構または電気的な機構また はその両方を併用して調整され、これには多くの時間と高い専門的な能力が要求 される。通常、調整は、位置を調整するため、実地に試される。

ローラーの圧力は着色剤の送り量に影響をりえるため、これは水彩絵の具を使用 した場合にはローラーの間に送られる水の墓にも影響を与える。これは、乾燥後 の紙を正しい状態（保水量）とするには、乾燥処置の調整に大きな問題を与える 。

ローラーの各々に固定されたギヤ伝達装置あるいはそれ自身の電動モーターによ るローラーの機械的調整は、その相対的回転速度の制御と共に、その動作には、 紙の張力をあまり大きく増大させることなく、紙ウェブが供給し得るエネルギー よりも多くのエネルギーを要する。従って、これらのローラーシステムは、動作 のために、エネルギーの供給を必要とする。通常、このエネルギーの供給は、紙 着色装置が取り付けられる機械のための主モーターからなされる。一般に、この ような連結は、既に存在する製造装置に対して紙着色装置を適切な位置に設置す ることを複雑で高価なものにする。

本発明の目的は、紙着色装置の適用上の欠点や不利益や制限を解消しあるいは大 幅に減らすことである。

本発明の主要な目的は、着色剤の送り量を例えば０．５グラム／ｍ２に減らし、 インク入れ後の紙の後乾燥の必要性を無くすこと、あるいは大幅に減らすことで ある。送られる着色剤の墓は（通常の技術に比べて）非常に少なくすることによ り満足な着色インク入れ結果を維持しながらも、水の送り量は、紙の物理的特性 と安定性に影響を殆ど与えないほど少なくなる。

さらに、ローラーの位置やローラーの接触線に沿った圧力の調整の必要性を無く すこと、あるいは大幅に減らすことを目的としている。

本発明によれば、前述の目的は、後述する請求項で定義される特徴を有する紙着 色装置を設計することにより実現される。

紙着色装置において、走行紙に送る着色剤は、紙の後乾燥が不要または殆ど不要 な程に少量であり、五以上のローラーからなるローラー列を有し、ローラー列は 走行紙ウェブにより駆動され、着色剤を着色容器をローラー列を通じて紙ウェブ に送る。

本発明の他の特徴は、各ローラーが回転可能に懸架され、懸架装置はブレーキ機 能を有し、ローラー列を通じて着色剤の正しい分配を自動的に行ない、これによ り着色剤がローラー列の内部に溜まることが決してない点である。

好適には、ローラー列の他のローラーがすべて固定懸架される一方、残りのロー ラーの各々は浮動軸受を用いて浮動懸架されており、浮動懸架ローラーは流体圧 動作円柱ピストンにより別々に動かされ、流体圧動作円柱ピストンはローラーを 固定懸架ローラーに向けて所定位置に移動させ、またその接触を絶つように移動 させる。これにより、隣接するローラーの接触線に沿った一定の圧力が自動的に 得られる。更に、この圧力はローラーの回転速度と独立している。ローラー圧力 は接触線に沿って一定であり、その大きさは円柱ピストンに与えられる流体圧の 加減により調節される。

ローラー列のいくつかのローラーの浮動懸架装置は、紙着色装置が温度変化やロ ーラーの摩耗によるローラー径の僅かな変動に感応するようにする。

紙着色装置のさらに別の特徴としては、ローラー列は漸変的で、ローラー列にお いて、上に横たわるローラーの両端は軸方向に関して下に横たわるローラーの両 端よりも引っ込んでいる。従って、ローラー列は着色容器がら最上段ローラー（ 反圧ローラー）に向かって幅狭となる形状となっている。

このような設計はローラーの端に着色剤が溜まるのを防止する。

上述したように、接触線に沿う圧力は、（全浮動懸架ローラーの各端に一つ必要 な）円柱ピストンに与えられる圧力より大きくなり得ないので、速度変化に対し て一定になる。ローラーは速度の上昇に伴ないそれらの間の中心間距離が自動的 に増加し、着色剤の回転と移動により強くなるローラーの間の圧力と着色剤の送 りを減少させる。

この結果、本発明の紙着色装置を駆動するために必要なエネルギーがほぼ一定で 、速度には関係がないという結果を生む。これは、ローラー列を走行紙ウェブだ けで駆動するのを可能にする。ローラーが定位置に固定されている公知のシステ ムでは、ローラーの間に必要な圧力とエネルギーが速度の上昇に伴なって増加す るため、ローラー列を走行紙ウェブにより駆動することは不可能である。

本発明の紙着色装置のローラー位置決めシステムの他の利点は、調整を変えるこ となく、ローラーを径の異なるローラーに変更できることであり、このシステム 新しいローラーを自動的に正しい位置へ導く。

これは、摩耗や温度やその他により動作中にローラーの径が変化した際に非常に 重要である。最近の研磨（ｇｒｉｎｄｅｄ　）ローラーは調整することなく取り 付けることができる。これは時間を節約し、品質を一定なものにする。

なお、本発明の装置の利点や特徴については、添付図面を参照して説明する。

第１Ａ図及び第１Ｂ図は、夫々、本発明の第１の実施例に係る装置の端面図及び 側面図を示す。

第２図は、ローラ列のうち、流動的に支持された２個の中間ローラが停止位置に 引き込められた状態を示す図である。

第３図は、２個のローラの端部を示す図であって、その一方のローラ（図中上部 側のローラ）は、他方のローラよりも高回転速度を有しており、これらローラの 相対速度の結果として表される他方のローラから一方のローラに亘る色の分配の 状態を示す図である。

第４Ａ図及び第４Ｂ図は、低制動力（第４Ａ図）及び高制動力（第４Ｂ図）での 色の移転及び分配状態を示す図である。

第５Ａ図及び第５Ｂ図は、高潤滑性を有する色材／インクが色の移転鰍を減少す ることを示す図であって、第５Ｂ図に使用された色材は、第５Ａ図に使用された 色材よりもその潤滑性が高いものである。

第６図は、本発明の装置に適用された２個の協働ローラの端部を示す図であって 、色フィルムが、これら２個のローラの間を通過した際に、分裂することにより 、色移転意の減少が成されることを示す図である。

第７図は、本発明の装置の端部を示す図であって、ローラ列として、７個のロー ラが構成されている状態を示す図である。

第８Ａ、８Ｂ、８Ｃ図は、６個のローラを備えたローラ列の端部を示す図であっ て、振り千秋支持部によって逆圧ローラが着色ローラ方向に移動する状態を示す 図である。

第９Ａ、９Ｂ、９Ｃ図は、最上の着色ローラが振り千秋に支持されている状態を 示す図である。

次に、本発明の第１の実施例に係る装置について、第１Ａ図及び第１Ｂ図を参照 して説明する。

逆圧ローラ２の周りに位置付けられている走行紙ウェブ即ち組織物１は、インク を塗布するローラ即ち塗布ローラ３と協働して、逆圧ローラ２に従ってローラ列 ４内に導入される。

塗布ローラ３は、その下方に配された第１の中間ローラ５と共に協働し、第１の 中間ローラ５は、その下方に配された第２の中間ローラ６と共に協働し、第２の 中間ローラ６は、貯蔵器９内の色材又はインク８に部分的に浸漬された色貯蔵ロ ーラ７と共に協働する。

貯蔵器９内のインク８は、ローラ列４のローラ７、　６．　５゜３を介して繊織 物１に搬送される。

ローラ２，５．７は、例えばその表面が磨かれた金属製の硬質ローラである。こ れらローラは、側壁板１０（第１Ｂ図参照）の間の所定位置に設けられている。

ローラ３，６は、例えばゴム等の柔らかい材料であって且つ円滑な面を提示して いる材料で構成されている。これらローラ３，６は、側壁板１０に配置された浮 動軸受は内に設けられている。このため、ローラ３，６は、任意の方向に移動自 在となっている。このようなローラ３，６は、夫々、その各端部に設けられた空 気圧又は水圧（油圧）式ピストンシリンダ１１に対して一体的に設けられている 。このピストンシリンダ１１は、側壁板１０の内面又は外面上に所定の方法で設 けられている。第１図には、本装置の内部構成が示されているが、ローラシャフ ト端部３’　、６’　は、側壁板１０に形成された孔を介して挿通自在に構成さ れている。

上述したようなローラ列４は、その最下位のローラ７から最上位のローラ２に向 かうに従って先細りとなるように、各ローラ７、　６．　５．　３．　２は、そ の最下位のローラ７から最上位のローラ２に向かうに従って、その長さが段階的 に短くなっている（第１Ｂ図参照）。即ち、例えばローラ５の両端は、その下方 の例えばローラ６の両端よりも軸方向に引っ込んでいる。このように段階的に先 細り構成となっているローラ列４によれば、各ローラの両端にインクが蓄積する ことを回避できるという技術的効果を奏する。

第１図の実施例及び後述する他の実施例において、個々のローラ２．　３．　５ ．　６．　７を駆動する駆動装置を配することなく、個々のローラ２．３．５， ６．７は配列されているが、本発明の装置に適用されたローラ懸架装置によれば 、繊織物１を走行させることによってローラ列４を動作させることが可能である 。このように構成することは、従来の紙着色装置では、極めて困難であり且つ不 可能なものである。

各ローラ３．５，６．７を介して繊織物１へのインクの搬送を開始するために、 上記各ローラは、繊織物１によって回転させられる。この結果、ローラ７とロー ラ６との間のロール間隙を介して上方に搬送されたインク８は、ローラ６とロー ラ５との間のロール間隙からローラ５とローラ３との間のロール間隙を経た後、 ローラ３を介して繊織物１に搬送される。この間、ローラ２は、逆圧ローラとし て機能する。

また、各ローラの間の各接触境界内において、インクは、潤滑材として機能する 。この場合、各ローラは互いに摺動しているため、各ローラ相互の相対速度は、 ローラ列４の下方で減速することとなる。このような相対速度の相違により、イ ンクの搬送量は、ローラ列の上方で少なくなる。

第２図には、第１図に示された装置の停止状態が示されており、この状態におい て、塗布ローラ及び第２の中間ローラ３は、気圧又は水圧（油圧）ピストンシリ ンダ１１によって、他のローラ２．　５．　７との接触状態から回避した状態に なっている。

第３図に示すような摺動効果において、上部ローラＡ（例えば、第１Ａ、１８図 及び第２図のローラ５）は、上記摺動効果により、その下方ローラＢ（例えば、 ローラ６）よりも早い速度を有している。このとき、ローラＢは、ローラＡの大 部分の領域に亘って所定量のインクを配送し、この結果、ローラＡには、ローラ Ｂ上のインク層Ｃ１よりも薄いインク層Ｃ２が受け渡されることになる。

上記摺動効果の大きさは、軸受は内の各ローラの機械的制動及びインクの物理的 潤滑特性に依存している。

第４Ａ図及び第４Ｂ図には、同一インクを用いた場合でも、大きな制動により薄 いインク１ｃ２（第４Ｂ図参照）となることか示されている。この薄いインク層 Ｃ２は、厚いインク層Ｃ２（第４Ａ図参照）よりも強い力で搬送され、この状態 において、増加した摩擦力Ｆ２（第４Ｂ図参照）に保たれている。

第５Ａ図及び第５Ｂ図には、潤滑特性を有するインクがインク搬送量を減少させ ることについて示されている。第５Ａ図のローラ間隙において用いられたインク の潤滑特性は、第５Ｂ図のロール間隙に用いられたインクの潤滑特性よりも劣っ ており、ローラＢからローラＡに搬送されたインク層Ｃ２（第５Ｂ図）は、第５ Ａ図のインク層Ｃ２よりも、その層の厚みが小さくなっている。

搬送されるインク層に与えられる他の効果としては、２つのローラＡ、Ｂ（第６ 図参照）の間のローラ間隙を通過したインクは、ローラＡに沿って搬送されるイ ンク層Ｃ２’とインク層Ｃ２’　とに分離される。このような効果によれば、搬 送されるインク量が減少することとなる。

第７図に示された実施例の装置には、第１Ａ、１８図のローラ列に加えて更に、 ２つのローラ１２，１３が設けられている。具体的には、ピストンシリンダ１１ の可撓性動作手段を備えて浮動的に支持された柔軟ローラ１２と、固定支持され た硬質ローラ１３とが設けられている。

第８Ａ、８Ｂ、８Ｃ図には、本発明の装置の他の実施例が示されており、この実 施例に適用されたローラ列は、６個のローラから構成されている。本実施例にお いて、図ＩＡ、ＩＢ図及び第２図のローラに対して新たに加えられたローラは、 符号１４を付してあり、また、逆圧ローラ２は、水圧（油圧）又は気圧ピストン シリンダ１６によって塗布ローラ３に対して接離移動する支持振り子１５となっ ている。なお、第８Ａ図には、本装置の動作状態が、第８Ｂ図には、本装置の空 転状態が、そして、第８Ｃ図には、本装置の停止状態が示されてる。

第９Ａ、９Ｂ、９Ｃ図に示された実施例には、第８Ａ、８Ｂ、８Ｃ図の実施例と 略同様の構成が示されているが、本実施例の塗布ローラ３は、水圧（油圧）又は 気圧ピストンシリンダ１８の可撓性動作手段として機能する支持振り子１７とな っている。なお、本実施例の動作状態は、第８Ａ図〜第８Ｃ図の夫々に対応して いる。

第８，９図の構成によれば、繊織物１が走行していないときでも、各ローラ自身 のモータによって、各ローラを駆動させることが可能となる。この場合の利点は 、各ローラ上においてインクが乾燥してしまうことを回避させることが可能とな る。

繊織物１によって各ローラを動作させると、インクは、正確に配送される。この とき、インクは、ローラ内において高レベルで蓄積されることはない。即ち、各 ローラの間の相対速度の上昇だけでなく且つ各ローラ相互のすべりに対応して自 動的に減少する。このとき、インクの搬送量は、減少されることとなる。この結 果、本発明によれば、自動調整ローラ列が実現されることとなり、繊織物１には 、貯蔵器９から正確且つ一定墓のインクが配送されることになる。

なお、その軸受は内の個々のローラの制動が増加しても、各ローラの間の相対的 な速度変化は上昇するので、インクの搬送量は、更に減少することとなる。

各ローラの接触境界において、インク層（第６図）の分離だけでなく各ローラ（ 第４Ａ、４Ｂ図及び第５Ａ、５Ｂ図）の相対速度の変化によって、インク搬送量 の減少が実現される。即ち、充分な数のローラ対の配列によって、インクの搬送 量は、最小限に限定させることが可能となる。

なお、第１Ａ、ＩＢ図及び第２図のように、５個のローラから成るローラ列４を 使用した場合において、インク搬送量は、１ヘ一ホーメートル（ｍ″）当り０． ３グラム減少させることが可能となる。

Ｆｉｇ、１Ａ ｉｇｊＢ Ｆｉｇ・２ ｐｉｇｊ、Ａ Ｆｉｇ、４Ｂ Ｆｉｇ、５Ａ Ｆ’＋ｇ、５Ｂ ｉｇ８Ｂ Ｆｉｇ、８Ｃ フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、　ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、 　ＭＲ，ＮＥ、　ＳＮ。

ＴＤ、ＴＧ）、ＡＴ、ＡＵ、ＢＢ、ＢＧ、ＢＲ，ＢＹ。

ＣＡ、ＣＨ，ＣＺ、ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ， ＫＺ、ＬＫ、ＬＵ、ＭＧ、ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　Ｎｏ、’　ＮＺ、　ＰＬ、 　ＰＴ、　ＲＯ，ＲＵ。

ＳＤ、ＳＥ、ＳＫ、ＵＡ、ＵＳ、ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．水彩絵の具や水性インク用の紙着色装置であって、走行紙ウェブ（１）は回 転ローラー（２）を巻き、回転ローラーは塗布ローラー（３）に対する反圧ロー ラーであり、塗布ローラーと共にローラー列（４）に含まれ、ローラー列は液槽 （９）から塗布ローラー（３）へインク（８）を送る紙着色装置において、ロー ラー列（４）は五以上のローラー（２，３，５，６，７；２，３，５，１２，１ ３，６，７；２，３，１４，５，６，７）を有し、その中のいくつかはその他の ローラーに対して浮動位置を持ち、また、ローラー列のすべてのローラーは各々 が調整ローラー、紙ウェブ（１）に対して直線的に位置し、ローラー列（４）は 調整ローラーとの直線的接触を通じて走行紙ウェブにより良好に駆動されるによ うになっており、ローラー列（４）のいくつかのローラーたとえば全補助ローラ ー（２，５，７）は、硬質ローラーたとえば金属ローラーや硬質ゴムローラーで あり、残りのローラー（３，６；３，６，１２）は、軟質ローラーたとえばゴム ローラーであり、浮動支持ローラーは弾力的動作手段たとえば流体圧駆動円柱ピ ストン（１１）により動かされることを特徴とする紙着色装置。 ２．請求項１において、各ローラー（２，３，５，６，７，１２，１３，１４） の軸受シールの中に摩擦ブレーキが組み込まれていることを特徴とする紙着色装 置。 ３．請求項１または請求項２において、ローラー列（４）は上が幅狭となる漸変 的で、つまりローラーの長さが最下段ローラーから最上段ローラーへと下から減 少していて、上に横たわるローラー（たとえば５）の両端はそのすぐ下に横たわ るローラー（たとえば６）の両端よりも引っ込んでいることを特徴とする紙着色 装置。 ４．前述の請求項のいずれかにおいて、走行紙ウェブのための回転ローラーであ る反圧ローラー（２）が、弾力的動作手段たとえば少なくとも一つの流体圧駆動 円柱ピストン（１６）により駆動される揺動懸架装置（１５）に支持され、塗布 ローラー（３）は固定支持されている（図８Ａ〜図８Ｃ）ことを特徴とする紙着 色装置。 ５．請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、塗布ローラー（３）が、弾力 的動作装置たとえば少なくとも一つの流体圧駆動円柱ピストン（１８）により駆 動される揺動懸架装置（１７）に支持され、反圧ローラー（２）は固定支持され ている（図９Ａ〜図９Ｃ）ことを特徴とする紙着色装置。