JP2018075834A

JP2018075834A - 印刷機のｕｖ硬化装置の動作方法

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Publication number: JP2018075834A
Application number: JP2017214569A
Authority: JP
Inventors: コールマンミヒャエル; Michael Kohlmann; ゴットシャルトオリヴァー; Oliver Gottschalt
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2037-11-07
Also published as: DE102017217881A1; CN108068454B; US20180126766A1; CN108068454A; US10252558B2; JP7050459B2

Abstract

【課題】印刷機のＵＶ硬化装置の動作方法を提供する。【解決手段】ＵＶ硬化性の流体、特にＵＶ印刷インキ、ＵＶニスまたはＵＶインキが搬送方向に動かされ、被印刷材料幅を有している被印刷材料上、特に紙またはフィルムの上に塗布されており、ＵＶ硬化装置の少なくとも１つの液体冷却される第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器のＵＶビームによって、少なくとも第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器の作用領域において硬化される。第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器が、硬化モードにおいて第１の動力によって動作され、少なくとも１つの液体冷却される第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器が、硬化モードとは異なる温度調節モードにおいて、第１の動力よりも低くかつゼロとは異なる第２の動力によって動作され、第２の動力ひいては第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器の少なくとも１つのＬＥＤアレイの温度は、ＬＥＤアレイに凝縮物が生じないように選択されている。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載されている特徴を有する方法に関する。

本発明は、基材上の印刷流体、特に、紙、厚紙またはプラスチックフィルム上の重合化可能な印刷インキ、ニスまたはインキの硬化の技術分野にある。この硬化は、塗装された流体に電磁ビーム、特に紫外線を加えることによって実現される。ここでこの流体、少なくともこの流体の重合化可能な成分は、重合化される。

硬化は全面的にまたは部分的に行われてよい。基材の小さい判型領域での全面の硬化は、不必要に高いエネルギー消費をもたらす。これに加えて、判型幅外の、妨害となる散乱放射を生じさせ得る。欧州特許第１３０２７３５号明細書（EP 1 302 735 B1)は、印刷像に関連したビームの操作を開示している。しかしここでは、赤外線は乾燥のために使用されている。すなわち印刷流体は熱の導入、およびこれによる溶剤の気化によって乾燥される。この文献は、乾燥に使用される装置またはこの装置の構成部材の冷却は取り扱っていない。

硬化は、一時的に中断されることがある。欧州特許出願公開第２９０７５２７号明細書（EP 2 907 527 A1）は、例えばニス、接着剤またはプラスチックの硬化のためのＵＶ放射器を開示している。基材の損傷を回避するために、この放射器は、加工プロセスの中断時にスイッチオフされてよい。このような中断の後に放射器を迅速に再起動させることを可能にするために、放射器は休止中に加熱要素によって温度調節される。さらに、この文献は、この放射器のための空気冷却も開示している。

印刷流体を硬化するための既知のＵＶ−ＬＥＤ放射器は、個々に駆動制御可能であり、かつ共に液体冷却される多数のモジュールを有している。このような装置の動作時には、これらのモジュールのうちの幾つかをスイッチオフすることが必要である。例えば、基材の比較的小さい判型幅の印刷時には、縁部領域にあるモジュール、すなわち被印刷材料外にあるモジュールがスイッチオフされる。スイッチオフされたこのようなモジュールはさらに、動作中のモジュールと共に液体冷却されるので、冷却されたモジュールで凝縮物が結露してしまう、という問題が生じ得る。凝縮物とは、周辺空気の湿気のことであり得る。このようなモジュールが後の時点で再起動される場合には、さらに、これらのモジュールが、満足のいく乾燥の結果をもたらさず、それどころが損傷を被ってしまうという問題が生じ得る。

したがって本発明の課題は、ＵＶ硬化装置の個々のＵＶ−ＬＥＤ放射器を硬化モードにおいて動作させず、その際に凝縮物が原因となる問題を回避することができる、従来技術と比べて改善された方法を実現することである。

上述の課題は、本発明では、請求項１に記載されている方法によって解決される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項ならびに明細書および図面から明らかになる。

本発明の、印刷機のＵＶ硬化装置の動作方法では、ＵＶ硬化性の流体が、搬送方向に動かされ、かつ被印刷材料幅を有している被印刷材料上に塗布されており、ＵＶ硬化装置の、少なくとも１つの、液体冷却される第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器のＵＶビームによって、少なくとも第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器の作用領域において硬化される。第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器が、硬化モードにおいて、第１の動力によって動作され、少なくとも１つの、液体冷却される第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器が、硬化モードとは異なる温度調節モードにおいて、第１の動力よりも低く、かつゼロとは異なる第２の動力によって動作され、ここでこの第２の動力、ひいては冷却される第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器の少なくとも１つのＬＥＤアレイの温度は、このＬＥＤアレイに凝縮物、特に凝縮された水が生じないように選択されている、という特徴をこの方法は有している。

本発明では、妨害する、またはむしろ損傷を与える、例えば空気中の湿気の凝縮物生成は温度調節モードにおける動作によって阻止され、ＵＶ硬化は妨害されず、したがって有利に実行される。したがって第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器は、一見、矛盾しているように見えるが、（液体によって）冷却され、（電気によって）温度調節、特に加熱もされる。

本発明の方法は一般的に製造機器およびコーティングラインにおいて使用可能であり、特にオフセット印刷機（ＵＶ印刷インキおよびＵＶニス）およびインキ印刷機（ＵＶインキおよびＵＶニス）において使用可能である。

本発明の有利な発展形態は、冷却される第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器の少なくとも１つのＬＥＤアレイの温度は、露点温度を上回っている、ということを特徴とし得る。

本発明の有利な発展形態は、第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器は、搬送方向に対して垂直に、かつ被印刷材料幅の方向に対して平行に位置する横方向において第１の位置に配置されており、第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器はこの横方向において、第１の位置とは異なる第２の位置に配置されている、ということを特徴とし得る。

本発明の有利な発展形態は、この第１の位置が被印刷材料幅に相当する判型領域内に位置し、この第２の位置が判型領域外に位置している、ということを特徴とし得る。

本発明の有利な発展形態は、この第１の位置が被印刷材料の被印刷領域に相当するサブジェクト領域内に位置し、この第２の位置がサブジェクト領域外に位置している、ということを特徴とし得る。

本発明の有利な発展形態は、このＵＶ硬化装置が、少なくとも２つの第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器の第１のグループと、少なくとも２つの第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器の第２のグループとによって動作され、判型領域の大きさに関連して、ＵＶ硬化装置のどのＵＶ−ＬＥＤ放射器が第１のグループに割り当てられ、ＵＶ硬化装置のどのＵＶ−ＬＥＤ放射器が第２のグループに割り当てられるのかが決定される。

本発明の有利な発展形態は、硬化モードと温度調節モードとにおいて、同じ冷却動力で冷却が行われる、ということを特徴とし得る。

本発明の有利な発展形態は、第２の動力が、冷却動力に関連して選択される、ということを特徴とし得る。

本発明の有利な発展形態は、第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器と第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器とが共に冷却される、すなわち、同一の冷却媒体循環路に接続されている、といことを特徴とし得る。有利には、個々の放射器の（付加的な切換弁を有している）別個の冷却部を省くことができる。しかし択一的に、第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器と第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器とが別個に冷却されてもよく、特に、各々の個々に切換可能な弁を介して、冷却媒体循環路に接続されていてもよい。

本発明の有利な発展形態は、第２の動力が、第１の動力の５％から３０％の範囲、有利には１０％から２０％の範囲にある、ということを特徴とし得る。

本発明の有利な発展形態は、少なくとも１つのさらなる、液体冷却されるＵＶ−ＬＥＤ放射器が、硬化モードとは異なる温度調節モードにおいて、第１の動力より低く、かつゼロとは異なる第２の動力によって動作される、ということを特徴とし得る。このさらなるＵＶ−ＬＥＤ放射器は、例えば搬送方向において、かつ／または搬送方向に対して垂直に、第１および／または第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器に対してずらして配置されていてよい。

本発明および本発明の有利な発展形態を以降で、図面を参照して、有利な実施例に基づいて、より詳細に説明する。より分かりやすくするために、この図面には相応する要素に同じ参照符号が付けられており、単に繰り返し現れる参照符号は部分的に省かれている。

硬化装置および基材の平面図硬化装置の側面図硬化モードおよび温度調節モードのダイヤグラム

図１は、硬化装置２を有する印刷機１の一部を示している。硬化装置２は、被印刷材料幅３’を備えた被印刷材料もしくは基材３のＵＶ硬化のために用いられる。被印刷材料上には、少なくとも部分的に、有利には印刷像に相応して、流体４が塗布されている。ここでこれはＵＶ硬化性の流体であり、例えばＵＶ印刷インキ、ＵＶニスまたはＵＶインキのことである。被印刷材料は、搬送方向５において、印刷機を通って動かされる。いわゆる横方向６は、搬送方向に対して垂直に、かつ被印刷材料幅の方向に対して平行に延在している。被印刷材料は判型領域８を有している。判型領域８は、被印刷材料幅３’に相当する。さらに、被印刷材料はサブジェクト領域７を有している。サブジェクト領域７は、被印刷材料の、流体が加えられた領域または（搬送方向に延在する）ゾーンに相当する。印刷機は、印刷可能な最少の判型領域と最大の判型領域とを有している。示されているのは中間の判型領域である。

ＵＶ硬化装置２は、多数のＵＶ−ＬＥＤ放射器を含んでいる。これらのＵＶ−ＬＥＤ放射器は、相互に隣接して配置されており、ここで少なくとも判型領域８、有利には全体的な印刷機幅もしくは最大の判型領域を覆っている。硬化装置は実質的に横方向に対して平行に配置されている。硬化装置は第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器１０ａ−１０ｄ（位置６ａでの放射器１０ａ）を含んでおり、それらの配置はサブジェクト領域７に一致している（または他には、サブジェクト領域に一致するこれらの放射器は、第１の放射器と称される）。さらに、硬化装置は、第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器１１ａ−１１ｄを含んでいる（位置６ｂでの放射器１１ｂ）。これらは、判型領域外に配置されている。最後に、硬化装置は、さらなる第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器１２ａおよび１２ｂも含んでいる。これらは、サブジェクト領域外だが、判型領域８内に配置されている。図示の例では、第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器１０ａ−１０ｄは活動状態にあり、第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器１１ａ−１１ｄおよび１２ａおよび１２ｂは準無活動状態にある。すなわち、実質的に、硬化動作状態にない。したがって、被印刷材料上での流体４の乾燥は、第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器１０ａ−１０ｄを用いてのみ行われるだろう。換言すれば、第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器１０ａ−１０ｄは硬化モードＭ１で動作され、別のＵＶ−ＬＥＤ放射器は硬化モードでは動作されない。これらは、その代わりに、本発明に相応して、硬化モードとは異なる温度調節モードＭ２で動作される。基材の判型および／または印刷タスクひいてはサブジェクトが変化すると、第１の放射器は第２の放射器になり、第２の放射器は第１の放射器になる。

硬化モードＭ１で動作されるＵＶ−ＬＥＤ放射器１０ａ−１０ｄは、活動状態の、硬化動作状態にある第１のグループ１０’を形成し、温度調節モードＭ２で動作するＵＶ−ＬＥＤ放射器１１ａ−１１ｄおよび１２ａおよび１２ｂは、準無活動状態の第２のグループ１１’および１２’を形成する。最大の判型幅で、判型幅の、中断されていないサブジェクトの場合、もしくは相応する印刷タスクの場合、全ての放射器が活動状態、すなわち硬化モードＭ１にあってもよい。これとは異なる印刷タスクの場合には、少なくとも１つの放射器は準無活動状態、すなわち温度調節モードＭ２にある。最大判型よりも小さい判型の場合には、このような放射器は、例えば、ＵＶ硬化装置２の縁部領域にある放射器である。

硬化装置２は、図示されているよりも多くの、例えば２０個よりも多くのＵＶ−ＬＥＤ放射器を有していてよい。このような硬化装置の第１および第２のグループ１０’、１１’および１２’は、任意に、多くのＵＶ−ＬＥＤ放射器を有していてよく、任意に、硬化装置の幅にわたって配置されていてよい。その点では、図１に示されている、硬化装置の構造は、個々の選択された例として理解されるべきである。

図２に示された、硬化装置の側面図は、見やすくするために、２つのＵＶ−ＬＥＤ放射器１０ａおよび１１ｂに制限されており、この中から、例示的に、放射器１０ａを説明する。ＵＶビーム１４を形成するためのＬＥＤアレイまたはＬＥＤ行１３が示されている。図示されているのとは異なり、ＬＥＤアレイが１つの単独のＬＥＤだけを有していてもよい。ＬＥＤアレイによって形成されたＵＶビームは、ＵＶ−ＬＥＤ放射器の作用領域１５を規定する。ＵＶ−ＬＥＤ放射器は、各ＬＥＤアレイを有するボード１６を有する。同様に、ＵＶ−ＬＥＤ放射器は、多数の光学的なレンズ１７を有する。この光学的なレンズは、ＬＥＤアレイの前に配置されており、ＵＶビームを形成する。レンズの前には、同様に、例えばガラスから成るＵＶ透過性の被覆部１８が配置されている。各ＬＥＤアレイの各ＵＶ−ＬＥＤのＵＶビームは、各レンズおよび被覆部を通過し、最終的に、作用領域において基材３上に達する。

２つのＵＶ−ＬＥＤ放射器１０ａおよび１１ｂは、それぞれ液体冷却されている。このために、液体冷却装置２０が設けられている。ボード１６は、冷却体２１上に載置されている。冷却体は、冷却媒体循環路２２に接続されている。ここに示されたのとは異なり、ボードを、１つの共通の冷却体上に載置してもよい。制御装置２５は、冷却媒体循環路２２の冷却動力を、例えば時間単位あたりの冷却液流量を介して制御する。図２では、２つの冷却体が、冷却媒体循環路において並列接続されていることが見て取れる。図示の例では、２つの冷却体が共に冷却されてよい。しかし、循環路内に弁を設けることも可能である。この弁は個々に切り換え可能であり、かつ各冷却体２１を個々に、例えば０％から１００％の間で冷却することが可能である。

制御装置２３は、ボード１６に電流を供給する。ここで、各ボード１６は、制御装置によって個々に駆動制御可能である。本発明では、第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器１０ａは、硬化モードＭ１で動作される。このために、ＵＶ−ＬＥＤ放射器１０ａは、制御装置を介して、（相対的に）高い動力（硬化動力）によって動作される。第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器１１ｂは、温度調節モードＭ２で動作され、このために、制御装置を介して、（相対的に）低い、ゼロとは異なる動力によって動作される。本発明では、準無活動状態の第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器、すなわち、目下の印刷タスクで硬化のために使用されていない第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器は、ゼロの電力によって動作されるのではなく、温度調節モードＭ２に対応する動力（ゼロを上回り、かつ硬化動力を下回る）によって動作される。このような動力のもとで、第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器は、次のように温度調節、特に加熱される。すなわち、特に空気中の湿気の凝縮が、第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器の構成部材で、特に第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器のＬＥＤアレイ１３、レンズ１７または被覆部１８で、実質的に阻止されるように温度調節、特に加熱される。

例えば、印刷機１の操作盤に設けられていてよい計算器２４は、２つの制御装置２３および２５と、冷却の電気的な駆動制御もしくは駆動制御のために接続されている。この計算器によってここでは、所定の冷却動力のもとで、凝縮物回避のために十分な温度調節動力が設定される。計算器は、大気湿度を測定する（図示されていない）センサと接続されていてもよく、相応の測定値をこの設定時に考慮することができる。

図３に示されたダイヤグラムは、硬化モードＭ１も、温度調節モードＭ２も示している。第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器１０ａが、第１の（硬化）動力Ｐ１によって動作されることが見て取れる。さらに、第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器１１ｂが、第１の動力よりも低い第２の（温度調節）動力Ｐ２によって動作されることも明らかである。２つの動力Ｐ１とＰ２との間に、境界動力Ｐ’が位置する。これは、硬化モードＭ１と温度調節モードＭ２との間の境界を形成する。第１の動力Ｐ１は境界動力を上回り、第２の動力Ｐ２は境界動力を下回る。

さらに、図３から、温度も見て取れる。温度Ｔ１は、温度調節された第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器１１ｂの（第２の）ＬＥＤアレイの温度に相当する。温度Ｔ２は、ＬＥＤアレイの露点温度もしくは凝縮点温度に相当し、温度Ｔ３は、液体冷却装置２０の冷却温度に相当する。第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器１１ｂの温度Ｔ１は、露点温度Ｔ２を上回る。したがって本発明では、準無活動状態にある第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器１１ｂも、（電気的な）動力Ｐ２によって、露点温度を上回る温度レベルＴ１にされ、これによって、露点温度Ｔ２を下回る温度Ｔ３への第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器の冷却および妨害する凝縮物生成が阻止される。第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器１０ａもしくは属する（第１の）ＬＥＤアレイ１３の温度Ｔ４は、Ｔ１を上回る。

１印刷機
２硬化装置
３被印刷材料
３’ 被印刷材料幅
４流体
５搬送方向
６横方向
７サブジェクト領域
８判型領域
１０ａ−ｄ第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器
１１ａ−ｄ第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器
１２ａ、ｂ第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器
１０’ 第１のグループ
１１’ 第２のグループ
１２’ 第２のグループ
１３ＬＥＤアレイ
１４ＵＶビーム
１５作用領域
１６ボード
１７レンズ
１８被覆部
２０液体冷却装置
２１冷却体
２２冷却媒体循環路
２３制御装置
２４計算器
２５制御装置
３０凝縮物
Ｍ１硬化モード
Ｍ２温度調節モード
Ｐ１第１の動力
Ｐ２第２の動力
Ｐ’ 境界動力
Ｔ１第２のＬＥＤアレイの温度
Ｔ２露点温度
Ｔ３冷却温度
Ｔ４第１のＬＥＤアレイの温度

Claims

印刷機のＵＶ硬化装置の動作方法であって、
ＵＶ硬化性の流体（４）が、搬送方向（５）に動かされ、かつ、被印刷材料幅（３’）を有している被印刷材料（３）上に塗布されており、前記ＵＶ硬化装置（２）の、少なくとも１つの、液体冷却される第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器（１０ａ−ｄ）のＵＶビーム（１４）によって、少なくとも前記第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器（１０ａ−ｄ）の作用領域（１５）において硬化される動作方法において、
前記第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器（１０ａ−ｄ）が、硬化モード（Ｍ１）において、第１の動力（Ｐ１）によって動作され、少なくとも１つの、液体冷却される第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器（１１ａ−ｄ）が、前記硬化モードとは異なる温度調節モード（Ｍ２）において、前記第１の動力よりも低く、かつ、ゼロとは異なる第２の動力（Ｐ２）によって動作され、
前記第２の動力ひいては前記第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器の少なくとも１つのＬＥＤアレイ（１３）の温度（Ｔ１）は、前記ＬＥＤアレイに凝縮物（３０）が生じないように選択されている、
方法。
冷却される前記第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器（１１ａ−ｄ）の少なくとも前記ＬＥＤアレイ（１３）の前記温度（Ｔ１）は、露点温度（Ｔ２）を上回っている、
請求項１記載の方法。
前記第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器（１０ａ−ｄ）は、搬送方向（５）に対して垂直に、かつ、前記被印刷材料幅（３’）の方向（６）に対して平行に位置する横方向（６）において第１の位置（６ａ）に配置されており、
前記第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器（１１ａ−ｄ）は、前記横方向において、前記第１の位置とは異なる第２の位置（６ｂ）に配置されている、
請求項１または２記載の方法。
前記第１の位置（６ａ）は、前記被印刷材料幅（３’）に相当する判型領域（８）内に位置し、前記第２の位置（６ｂ）は、前記判型領域外に位置している、
請求項３記載の方法。
前記第１の位置（６ａ）は、前記被印刷材料（３）の被印刷領域に相当するサブジェクト領域（７）内に位置し、前記第２の位置（６ｂ）は、前記サブジェクト領域外に位置している、
請求項３または４記載の方法。
前記ＵＶ硬化装置（２）は、少なくとも２つの第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器（１０ａ−ｄ）の第１のグループ（１０’）と、少なくとも２つの第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器（１１ａ−ｄ）の第２のグループ（１１’）と、によって動作され、
前記判型領域（８）の大きさに関連して、前記ＵＶ硬化装置のどのＵＶ−ＬＥＤ放射器が前記第１のグループに割り当てられ、前記ＵＶ硬化装置のどのＵＶ−ＬＥＤ放射器が前記第２のグループに割り当てられるのかが決定される、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
前記硬化モード（Ｍ１）と前記温度調節モード（Ｍ２）とにおいて、同じ冷却動力（Ｐ３）で冷却が行われる、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の動力（Ｐ２）は、前記冷却動力（Ｐ３）に関連して選択される、
請求項７記載の方法。
前記第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器（１０ａ−ｄ）と前記第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器（１１ａ−ｄ）とは、共に冷却される、すなわち、同一の冷却媒体循環路（２２）に接続されている、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
前記第１のＵＶ−ＬＥＤ放射器（１０ａ−ｄ）と前記第２のＵＶ−ＬＥＤ放射器（１１ａ−ｄ）とは、別個に冷却され、特に、各々の個々に切換可能な弁を介して、冷却媒体循環路（２２）に接続されている、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の動力（Ｐ２）は、前記第１の動力（Ｐ１）の５％から３０％の範囲、有利には１０％から２０％の範囲にある、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
少なくとも１つのさらなる、液体冷却されるＵＶ−ＬＥＤ放射器が、前記硬化モードとは異なる温度調節モード（Ｍ２）において、前記第１の動力より低く、かつ、ゼロとは異なる第２の動力（Ｐ２）によって動作される、
請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。