JP4495454B2 - リソグラフィックプリンターのインク／水のエマルションのための水分含量検出システム - Google Patents

Description

本出願は、２００１年８月２０日に出願された仮出願S.N. 60/313628に基づく優先権を主張する。

本願は、一般に印刷プロセスに関し、そして、特に、リソグラフィック印刷に関する。

リソグラフィックプリンターは、典型的に印刷プロセスを実施するのに２つの液体（つまり、インク及びファウンテン溶液）を使用する。インクは、印刷される紙上に文章や図を表示するために、リソグラフィックプレートのイメージエリアを覆う。ファウンテン溶液（水ベースの化学溶剤である）は、紙の残りがインクで印刷されないようにプレートの非イメージエリアを覆う。

印刷プロセス中に、インクは、インク／水のエマルションを生産するファウンテン溶液と混合される。２つの液体間のバランスは、適切な印刷がされるように、正確に維持される必要がある。エマルション中の水分含量は、あまりにも高く又はあまりにも低いならば、印刷品質は下がる。未使用のインクが、インクトレインの掻き取りローラーから掻き落とされ、また、１つ以上のインクホース又は導管を通って、インク塗布具に再循環されたとき、エマルションのインク及び水のバランスは、一般の印刷機にとって特に重要である。典型的なインクホースの直径が比較的小さい（例えば、約８ミリメートル）ので、適切なインク及び水のバランスは、特に、エマルションの適切な粘性及び導管を通る適切な流れを保証するために重要である。

本発明の一の実施形態によれば、エマルション投入口及びエマルション排出口を備える囲いと、囲いを通って伸び、また、排出口に投入口を流体的に接続する容器と、容器に近接する囲いに配置される容量センサーとを備えるリソグラフィック印刷機のための水センサーが提供される。

本発明の他の実施形態によれば、フレームと、印刷されるフレームを通って、紙のウエブを横断するために適応した多数のロールと、少なくとも１つのプリントロールまで、インク／水のエマルションを運ぶために適したインクトレインと、インク／水のエマルションと水分含量センサーと、水分含量センサーと電気的に接続しているオペレーターインターフェース装置とを備える印刷機が提供される。

本願発明の特徴は、図面を参照しながら下述する詳細な説明から、より明白になる。

開示が様々な修正及び代替えの構成を可能とする一方で、それらのある実施形態は、図面で示され、また、詳細に下述される。しかしながら、発明は開示される特定の形態に限定されず、これに反して、付加されるクレームによって特定されるような発明の思想及び範囲内にある、修正、代替えの構成及び等価物は全て本願発明に含まれる。

図面を参照して、特に図１を参照して、開示の内容にしたがって、構成される水分含量検出能力を有する印刷機は、参照符号２０によって一般に引用される。システム２０は、リソグラフィック印刷プロセスを参照して記載され、開示の内容は、限定されず、塗料及び着色、化学処理、石油精製装置及び同様のものを含む他の産業と同様に印刷することにおいて、様々な他の型の混合溶液で水分含量レベルを検知し、感じて、かつ、測定するために使用することができる。

システム２０は、動いている紙のウエブに印刷するためにインクと水とのエマルション２４を使用する印刷機２２を備える。典型的なリソグラフィック印刷プロセスにおいて、印刷機２２にエマルション２８を注ぎ、印刷機２２からエマルション２４を抽出するためにインクトレイン２８を使用する、一般の印刷機が使用される。インクトレイン２８は、さらに、再利用のためにインクトレイン２８を通って過インクを戻すために多数のローラー（図示せず）を含む。インクトレイン及び実際の印刷機２２の特定物からインクを除去するために使用されるドクターブレードと同様なインクトレインの詳細は、この出願には記載されない。譲受人は、そのような技術に関する多数の米国特許（例えば、米国特許番号5806427、5868071及び5943955（各々はここに参照のために含まれる））を持っている。

そのような一般の印刷システム２０で、インクトレイン２８が、再利用のためにインクトレインの初めに印字機又は塗布機にドクターブレード又は掻き取りブレードによって除去される水／インクのエマルション２４を向けるためのホース又は導管を備える。開示の内容にしたがって、構成される水分含量センサー３０は、そのような導管内に設けることもできる。水センサー３０は導管内に配置される必要はないが、エマルション２４と流体により接続されるシステムのいかなる場所にも配置することができる。そのようにすることで、水及ぶインクのエマルション２４内の水分含量レベルは、連続的にモニタされ、また、バランスを保つことができる。水分含量レベルは、好ましいオペレーティングパラメーターの外にあるならば、そのような現象は検知され、また、修正処置がとられる。水センサー３０は、そのようなオフセット印刷オペレーションに加えて直接印刷オペレーションと等しい効率で使用することができる。

より明確に、システム２０が、水センサー３０と電気的に接続された処理装置３２を備えることが注目される。水センサー３０（さらに詳細にここに記載されるように）は、処理装置３２にアナログ信号のような信号３４を発信する。処理装置３２は、メモリに格納される水分含量レベルのための好ましい値と信号３４を比較する。その比較がアンバランス又はエラーを検知するならば、多くの処置がとられ、それらのうちのいくつかは、コンピューター等によるアラーム３６の発動を含む。二者択一で、又は、そのようなアラームと共に、処理装置３２は、正確なオペレーション範囲内にエマルション２４を戻すためにエマルション２４内に含まれるインク及び／又は水のパーセンテージを増加又は減少させるために、１つ又は複数のバルブ３８を始動することができる。さらに、図１で示されるように、電源４０は、水センサー３０に接続される。

図２を参照して、水分含量センサー３０は、さらに詳細に示される。ここに示されるように、センサー３０は、エマルション排出口４８と同様にエマルション投入口４６を有する外部ハウジング又は囲い４４を備える。

囲い４４内に、検出装置５２とともに、排出口４８に投入口４６を接続する容器５０がある。囲い４４は、特に、任意の周囲の物品又は装置が、検出装置５２の正確さ及び測定に影響を与えるのを防ぐために、好ましくは金属から製造される。任意の適切でないエマルション２４が漏れないように、かつ、任意の適切でない液体が囲い４４へ接近することを防ぐガスケット５３によって、投入口４６及び排出口４８は好ましくは密閉される。容器５０は、テフロン（登録商標）、PVC（ポリ塩化ビニル）プラスチックのような低い誘電率と非伝導性材料から好ましくは製造される。

検出装置５２は、好ましくは、検出表面５４、パワー入力５６、アナログ出力５８、接地板４２及びセンシティビティメカニズム６０を含む、容量センサーである。金属囲い４４及び公知の始動のパワー入力５６の導線に電気的接続される接地板４２があることが注目される。

そのような容量センサーは、検出表面５４と接地板４２との間の電気容量に比例する電圧又は電流出力信号３４を生成する。エマルション２４内の水のパーセンテージが増加するとき、誘電率によって測定すると、エマルション２４の電気容量も増加する。したがって、エマルション２４の電気容量又は誘電率が増加するならば、エマルション２６内の水のパーセンテージは、同様に増加することが知られている。システム２０によって利用される典型的な容量センサーは、モデル番号PCA40のGordon Productsによって製造される容量センサーである。

装置５２の検出能力を最適化するために、多くのステップをとることができる。例えば、検出表面５４は、好ましくは、容器５０へ可能な限り接近しているように配置される。さらに、比較的大きな表面積を有するようにするために好ましくは容器５０自体は形成されているので、検出表面５４に相当量のエマルション２４を露出する。両方の特徴は、検出装置５２の検出精度の向上に結びつく。図示される実施形態で、容器５０は、投入口４６から排出口４８にエマルション２４を向けるラビリンスパスを使用することにより、露出される表面積を増加される。二者択一の実施形態で、多くのそのようなパス又は容器５０は、さらに露出される表面積を増加させるために使用することができる。

センサー３０を通る、エマルション２４の流れに対する抵抗を減少させるために、投入口４６及び排出口４８の断面積より、わずかに大きい断面積を有するために、容器５０を構成することは望ましい。

オペレーションで、及び、実施例の方法で、水の誘電率の名目上の値が約８０である。そのような値は、ほとんどのインク（典型的に１０未満の誘電率を有する）の誘電率より著しく高い。エマルション内の水分含量が増加するとき、エマルション２４の誘電率はしたがって増加する。したがって、容量検出装置５２の出力は、インク／水のエマルション２４中の水分含量を検出するために使用される。囲い４４のサイズ及び検出表面５４と容器５０との間の距離の測定を最適化することは、注意深く選択すべきである。好ましくは、容器５０が空のとき、センサーは、センサー３０が偏ることを防ぐために、非常に低い信号（つまり、約０．５ボルト）を生成する。低い出力電圧は、さらに無接続のセンサーを検知するためのメカニズムを提供する。０．５ボルト出力電圧は、調整可能な増幅回路又はセンシティビティ調整メカニズムのように、センサーのセンシティビティを調節することにより達成されることができる。あるエマルション２４は、４５％の水と同じくらい高く運ぶことができる。したがって、検知表面５４と容器５０との間の間隔及びセンサー３０の増幅は、センサー出力信号３４が正確であることを保証するために設計される。

センサー出力信号３４は、エマルション２４中の正確な水分含量を反映するために校正されることができる。これは、例えば、既知の水分含量と前もって混合されたエマルションを使用することにより実行することができる。異なるインクが異なる組成を有するので、誘電率はわずかに変化する。測定の正確さを保証するために、センサー３０は、特別の印刷プロセスで使用されるインクの型で校正されることができる。水分含量の値が２０％以上であるとき、インク／水のエマルションの誘電率が含む水の量によって主として決定されることが発明者によって注目された。インクの誘電率の変化は、そのような状況で、比較的小さな要因となる。グリセリンは、約４２の名目上の誘電率を有する無色の液体であり、また、そのような校正目的のために使用されることができる。他の利点で、グリセリンは、安定であり、環境上健全である（センサーを傷つけず、また、校正後に容易にセンサーを清掃することができる材料）。グリセリン以外の材料は、校正目的で同様に使用されることができることが理解される。

センサー３０は、電源４０によってエネルギーを与えられる。共通の始動の電源４０は、さらに安全及び雑音減少理由のために接地板４２に接続される。センサー３０の出力は、接続ネットワーク又は他のものを通って処理装置３２に接続されることができる。処理装置３２は、好ましくは、メモリに格納された写像機能によってセンサー信号３４を水分含量に変換する。より明確に、参照テーブル又は同種のものはメモリに格納されてもよく、その結果、測定した電気容量が知られているならば、対応する水分含量は同様に識別されることができる。処理装置３２は、特に、モニタ３６に水分含量の値を表示することができ、水分含量が予め決定したレベルより高いとき印刷オペレーターを促進し、アラームを鳴らす、又は、状況を修正するためにバルブ３８を始動させる。モニタされる表示及びオペレーティングデータは、履歴を記録する及びトラブルシュートする目的のためにメモリに格納されることができる。

上述したものから、インクと水とのエマルションがアンバランスになる前に、印刷オペレーターに早い警告を供給するシステム及び水分含量センサーを構成するために発明の内容が使用できることは、当業者によって理解される。そのようなシステムは、したがって、印刷品質を改善し、また、無駄を減少する。

図１は、本発明の内容にしたがって、構成されるような水検出能力を有する印刷機の概要の説明である。 図２は、本発明の内容にしたがって、構成される水分含量センサーの概要で部分的な断面図である。

Claims (26)

1. エマルション投入口及びエマルション排出口を備える囲いと、
   エマルション中の水分含量を検出するために上記囲いに配置される容量センサーと、 上記囲いを通って伸び、上記エマルション排出口に上記エマルション投入口を流体的に接続する容器とを備え、
   上記容器は、上記容量センサーの検出領域を通るエマルションの表面積を増加するために該容量センサーに近接するように二つ以上の通路を形成する
   リソグラフィック印刷機のための水センサー。
2. 容量センサーは、検出表面を備える請求項１に記載のセンサー。
3. さらに、容量センサーのための電源及び設地板を備える請求項２に記載のセンサー。
4. 容量センサーが、検出表面と接地板との間の電気容量に比例するアナログ電圧を発生する請求項３に記載のセンサー。
5. さらに、アナログ電圧を受信する処理装置を備える請求項４に記載のセンサー。
6. さらに、容器は水およびインクのエマルションを含む請求項５に記載のセンサー。
7. 処理装置が、アナログ電圧を水およびインクのエマルションの水分含量に変換する請求項６に記載のセンサー。
8. 容器は、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリ塩化ビニルから製造されている請求項１に記載のセンサー。
9. 容器は、ポリ塩化ビニルから製造されている請求項８に記載のセンサー。
10. 容器は、エマルション投入口より広い断面積を有する請求項１に記載のセンサー。
11. フレームと、
    印刷される紙のウエブを横断する２つ以上のロールと、
    少なくとも１つのプリントロールまで、インクおよび水のエマルションを運ぶインクトレインと、
    インクおよび水のエマルションと流体により接続している水分含量センサーと、
    水分含量センサーと電気的に接続している処理装置とを備える印刷機において、
    水分含量センサーは、
    エマルション投入口及びエマルション排出口を備える囲いと、
    エマルション中の水分含量を検出するために上記囲いに配置される容量センサーと、 上記囲いを通って伸び、上記エマルション排出口に上記エマルション投入口を流体的に接続する容器とを備え、
    上記容器は、上記容量センサーの検出領域を通るエマルションの表面積を増加するために該容量センサーに近接するようにラビリンス通路を形成する
    印刷機。
12. 処理装置が、水分含量センサーからの信号に基づいて水およびインクのエマルションの水分含量を決定する請求項１１に記載の印刷機。
13. さらに、電気的に接続され、また、処理装置によって操作可能である少なくとも１つのインクバルブ及び少なくとも一つの水バルブを備える請求項１２に記載の印刷機。
14. 水分含量が予め決定された範囲の外にあるならば、処理装置が機能を始動する請求項１３に記載の印刷機。
15. 始動される機能は、アラームである請求項１４に記載の印刷機。
16. 始動される機能は、予め決定された範囲内にインクおよび水のエマルションの水分含量を戻すために、少なくとも１つのインクと水とのバルブの操作である請求項１４に記載の印刷機。
17. エマルション投入口及びエマルション排出口を備える囲いを備えることと、
    エマルション投入口及びエマルション排出口と流体により接続する容器を備えることと、
    容器を通ってインクおよび水のエマルションを流すことと、
    上記囲いに配置される容量センサーによってインクおよび水のエマルションの水分含量に比例したアナログ出力を生成することと、
    上記アナログ出力をモニタすることとを含むインクおよび水のエマルションの水分含量を測定する方法において、
    上記容器は囲いを通って伸び、上記容器は、上記容量センサーの検出領域を通るエマルションの表面積を増加するために該容量センサーに近接するようにラビリンス通路を形成する
    方法。
18. 生成ステップは、容量センサーによって実行される請求項１７に記載の方法。
19. アナログ出力は、検出表面と接地板との間の電気容量に比例する電圧である請求項１８に記載の方法。
20. モニタステップは、好ましい値とアナログ出力を比較する処理装置によって実行される請求項１９に記載の方法。
21. さらに、アナログ出力が好ましい値から予め決定された値を超えているとき、アラームを始動するステップを含む請求項２０に記載の方法。
22. インクおよび水のエマルションは、既知の水分含量及び既知の誘電率を有する請求項１７に記載の方法。
23. 正確なインクおよび水のエマルションの水分含量を表わすために、アナログ出力が校正されるように、アナログ出力を調整するステップを含む請求項２２に記載の方法。
24. 投入口及び排出口を備える囲いを備えることと、
    投入口及び排出口を流体により接続する容器を備えることと、
    容器に近接する容量センサーを備えることと、
    容器を通って既知の誘電率を有する液体を流すことと、
    容器を通って流れる液体に応じてアナログ信号を生成する容量センサーと、
    アナログ信号が既知の誘電率を表わすように、容量センサーを調節することとを含む水分含量センサーを校正する方法において、
    上記容器は、上記容量センサーの検出領域を通る液体の表面積を増加するために該容量センサーに近接するようにラビリンス通路を形成する
    方法。
25. 液体は、既知の水分含量であるインクおよび水のエマルションを含む請求項２４に記載の方法。
26. 液体は、グリセリンを含む請求項２４に記載の方法。

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