JP4579698B2 - 印刷紙の乾燥装置における温度制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、印刷紙を熱風で乾燥させる装置において熱風温度を制御する技術に関する。

巻取紙の印刷ラインにおいては、帯状の印刷紙は、高速オフセット印刷機を通過して印刷され、乾燥装置の熱風中を走行して加熱され、印刷インキが乾燥し、冷却装置を通過して冷却される。

乾燥装置は、印刷機と冷却装置との間に乾燥室を設けている。乾燥室は、箱形であり、前端壁に横長の入口を、後端壁に横長の出口を設け、入口から出口にかけて前後方向に印刷紙通路を形成している。前後方向に細長い乾燥室は、入口と出口の間を複数の区域に分けている。例えば、入口側の第１区域と出口側の第２区域に分けている。

第１区域は、印刷紙通路に向けて熱風を吹き出すノズルを、印刷紙通路を挟んで上下に設けている。また、空気を加熱してノズルに供給する熱風供給路を設けている。熱風供給路は、送風機の吸込口を区域内に開放し、送風機の吐出口を加熱装置の入口に接続し、加熱装置の出口をノズルに接続している。加熱装置は、流体燃料を燃焼するバーナ装置である。この装置は、バーナに供給する燃料の流量を調整して火力を増減し、ノズルに供給する熱風の温度を調整する。第２区域も、第１区域と同様に、ノズルと熱風供給路を設けている。第１区域と第２区域の熱風温度を制御する温度制御装置を設けている。

入口側の第１区域は、熱風供給路からノズルに供給する熱風の温度を検出する熱電対、接触形の温度センサを設けている。この接触形温度センサが検出する熱風温度が予め設定した値になるように、温度制御装置は、第１区域の加熱装置に供給する燃料の流量、即ち、第１区域の熱風温度を増減する。

出口側の第２区域は、乾燥室の出口外側に、走行中の印刷紙の紙面温度を非接触で検出する赤外線検知センサ、非接触形の温度センサを設けている。この非接触形温度センサが検出する紙面温度が予め設定した値になるように、温度制御装置は、第２区域の加熱装置に供給する燃料の流量、第２区域の熱風温度を増減する。

第１区域の熱風温度の設定値と、乾燥室の出口から出た印刷紙の紙面温度の設定値は、作業者が印刷紙のインキ量、紙質や乾燥室滞在時間などに基づいて決定する。

特開２００４−３３０５６０号公報

印刷紙の印刷品質は、印刷紙に付着した印刷インキの溶剤を蒸発させる熱風乾燥時の紙面温度や熱風温度に影響される。

ところが、上記のような印刷紙の乾燥装置においては、乾燥室の出口から出た印刷紙の紙面温度が何かの原因で変動すると、乾燥室の出口側の第２区域即ち下流端区域の熱風温度は、印刷紙の紙面温度に応じて昇降するが、乾燥室の入口側の第１区域即ち下流端区域上流側の上流側区域の熱風温度は、予め設定した一定値のままであり、印刷紙の紙面温度に応じて昇降しない。

印刷紙の紙面温度が変動しても、乾燥室の上流側区域の熱風温度が一定値のままであると、印刷紙は、上流側区域を通過中に加熱が過剰又は不足になる。印刷品質は、悪化する。最適にはならない。

そこで、乾燥室の上流側区域に、走行中の印刷紙の紙面温度を非接触で検出する非接触形温度センサを配置し、この非接触形温度センサが検出する紙面温度に応じて上流側区域の熱風温度を制御することが考えられる。ところが、乾燥室の上流側区域は、高温である。乾燥室の高温雰囲気中で使用することのできる実用的な非接触形温度センサが見当たらない。

１）乾燥室は、入口から出口にかけて印刷紙通路を形成し、入口と出口の間を複数の区域に分け、各区域は、それぞれ、印刷紙通路に向けて熱風を吹き出すノズルと熱風供給路を熱風温度調整可能に設け、帯状の印刷紙は、印刷紙通路を走行して各区域を順次通過し、各区域でそれぞれ熱風が当る乾燥装置において、
乾燥室の出口側の下流端区域は、乾燥室の出口外側に、走行中の印刷紙の紙面温度を検出する非接触形温度センサを設け、この非接触形温度センサが検出する紙面温度が紙面温度の設定値になるように、下流端区域の熱風温度を制御する装置を設け、また、下流端区域の熱風温度を検出する下流端区域の接触形温度センサを設け、
乾燥室の下流端区域上流側の上流側区域は、上流側区域の熱風温度を検出する上流側区域の接触形温度センサを設け、この上流側区域の接触形温度センサが検出する上流側区域の熱風温度と、下流端区域の接触形温度センサが検出する下流端区域の熱風温度との差が熱風温度差の設定値になるように、上流側区域の熱風温度を制御する装置を設けたことを特徴とする温度制御装置。

２）上記の装置において、
乾燥室は、入口と出口の間を入口側の第１区域と出口側の第２区域に２分して、第２区域を下流端区域に、第１区域を上流側区域にしたことを特徴とする。

３）上記の装置において、
下流端区域の熱風温度は、印刷紙の紙面温度の設定値より高くし、
上流側区域の熱風温度は、下流端区域の熱風温度より高くすることを特徴とする。

下流端区域の熱風温度は、乾燥室の出口から出た印刷紙の紙面温度が紙面温度の設定値になるように制御される。上流側区域の熱風温度は、下流端区域の熱風温度との差が熱風温度差の設定値になるように制御される。従って、上流側区域の熱風温度は、乾燥室の出口から出た印刷紙の紙面温度に応じて制御されることになる。

乾燥室の出口から出た印刷紙の紙面温度が紙面温度の設定値から下方又は上方に外れると、下流端区域の熱風温度が上昇又は下降し、上流側区域の熱風温度も上昇又は下降する。印刷紙は、上流側区域を通過中に加熱が過剰又は不足になり難い。印刷品質が悪化し難い。

印刷ラインは、高速オフセット印刷機、乾燥装置と冷却装置を順次配列している。高速オフセット印刷機においては、巻取紙から帯状の紙が引き出され、その紙は印刷ローラを通過して印刷される。印刷機から送り出される帯状の印刷紙は、乾燥装置を高速で通過して熱風で加熱され、紙面に付着している印刷インキが乾燥する。乾燥装置で加熱された印刷紙は、冷却装置を通過し、冷却される。

乾燥装置は、印刷機と冷却装置との間に乾燥室１を設けている。乾燥室１は、図１に示すように、箱形であり、前端壁に横長長方形状の入口２を、後端壁に横長長方形状の出口３を設け、入口２から出口３にかけて前後方向に印刷紙通路４を形成している。帯状の印刷紙ａは、乾燥室１の入口２、印刷紙通路４と出口３を順次通過する。

前後方向に細長い直方体形状の乾燥室１は、入口２と出口３の間を２つの区域に等分している。乾燥室１の入口２側の第１区域５と出口３側の第２区域６とに分けている。出口３側の第２区域６は、乾燥室１の下流端区域である。入口２側の第１区域５は、下流端区域６上流側の隣の上流側区域である。

第１区域５は、印刷紙通路４に向けて熱風を吹き出す第１ノズル７を、印刷紙通路４を挟んで上下に設けている。また、空気を加熱して第１ノズル７に供給する第１熱風供給路８、９を設けている。第１熱風供給路８、９は、第１送風機８の吸込口を第１区域５内に開放し、第１送風機８の吐出口を第１加熱装置９の入口に接続し、第１加熱装置９の出口を上下の第１ノズル７に接続している。

第１加熱装置９は、気体燃料又は液体燃料の流体燃料を燃焼するバーナ装置である。バーナは、燃料供給路に接続している。燃料供給路は、途中に第１流量制御弁１０を介在している。第１流量制御弁１０で燃料の供給流量を調整してバーナの火力を増減する。この火力の増減で、第１ノズル７に供給する熱風の温度を調整する。熱風温度調整可能にしている。第１加熱装置９から第１ノズル７に供給する熱風の温度を検出する第１熱電対、第１接触形温度センサ１１を設けている。

第２区域６も、第１区域５の第１ノズル７、第１送風機８と第１加熱装置９からなる第１熱風供給路と同様な第２ノズル１２、第２送風機１３と第２加熱装置１４からなる第２熱風供給路を設けている。第２加熱装置１４は、第１加熱装置９と同様なバーナ装置である。バーナの燃料供給路は、第２流量制御弁１５を介在している。熱風温度調整可能にしている。第２加熱装置１４から第２ノズル１２に供給する熱風の温度を検出する第２熱電対、第２接触形温度センサ１６を設けている。

乾燥室１の出口３の外側には、走行中の印刷紙ａの紙面温度を非接触で検出する非接触形温度センサ１７を設けている。非接触形温度センサ１７は、印刷紙ａの紙面が放射する赤外線を検知して印刷紙ａの紙面温度を測定する赤外線検知センサである。

第１区域５の熱風温度と第２区域６の熱風温度を制御する温度制御装置１８、１９を設けている。温度制御装置１８、１９は、設定部１８の出力端を制御部１９の入力端に接続している。制御部１９は、入力端に非接触形温度センサ１７、第１接触形温度センサ１１と第２接触形温度センサ１６の各出力端をそれぞれ接続している。また、制御部１９は、第１出力端を第１流量制御弁１０に、第２出力端を第２流量制御弁１５にそれぞれ接続している。

乾燥装置を運転するときは、第１熱風供給路の送風機８と加熱装置９及び第２熱風供給路の送風機１３と加熱装置１４をそれぞれ作動する。印刷ラインを作動すると、乾燥装置を通過する印刷紙ａは、乾燥室１の印刷紙通路４を走行し、入口２、第１区域５、第２区域６と出口３を順次通過する。

印刷紙ａは、第１区域５を通過する際に上面と下面に上下の第１ノズル７から第１熱風供給路８、９の熱風を吹き付けられ、第２区域６を通過する際に上面と下面に上下の第２ノズル１２から第２熱風供給路１３、１４の熱風を吹き付けられる。印刷紙ａの上面と下面に付着した印刷インキは、熱風で加熱され、溶剤が蒸発し、乾燥する。また、印刷紙ａの紙面温度は、図２に示すように、入口２通過時には室温位であり、第１区域５通過時に急上昇して高温になり、第２区域６通過時と出口３通過時に高温がほぼ維持される。

乾燥装置の運転前に、温度制御装置の設定部１８には、出口３から出た直後の印刷紙ａの紙面温度ｔを設定する。その紙面温度ｔは、非接触形温度センサ１７が測定する紙面位置の温度である。

また、第２区域６の熱風温度Ｔと第１区域５の熱風温度Ｔ＋ΔＴとの差ΔＴを設定する。第２区域６の熱風温度は、第２熱風供給路１３、１４から第２ノズル１２に供給する熱風の温度、即ち、第２接触形温度センサ１６が測定する温度である。第１区域５の熱風温度は、第１熱風供給路８、９から第１ノズル７に供給する熱風の温度、第１接触形温度センサ１１が測定する温度である。

印刷紙ａの紙面温度の設定値ｔと、第２区域６と第１区域５の熱風温度差の設定値ΔＴは、作業者が印刷紙ａのインキ量、紙質や乾燥室１滞在時間などに基づいて決定する。出口３から出た直後の印刷紙ａの紙面温度が１２０℃位、第２区域６の熱風温度が１８０℃位、第１区域５の熱風温度が２００℃位であるときに、印刷紙ａの印刷品質が最適になる場合は、印刷紙ａの紙面温度の設定値ｔは「１２０℃」に、第２区域６と第１区域５の熱風温度差の設定値ΔＴは「＋２０℃」にそれぞれ設定する。

乾燥装置の運転中に、温度制御装置の制御部１９は、非接触形温度センサ１７が測定する紙面温度が紙面温度の設定値ｔになるように、第２流量制御弁１５で第２加熱装置１４の燃料供給流量を調整して、第２区域６の熱風温度Ｔを制御する。例えば、紙面温度の設定値ｔが１２０℃位であると、第２区域６の熱風温度Ｔは、１８０℃位になる。

また、制御部１９は、第１接触形温度センサ１１が測定する熱風温度が、第２接触形温度センサ１６が測定する熱風温度Ｔよりも熱風温度差の設定値ΔＴ分高くなるように、第１流量制御弁１０で第１加熱装置９の燃料供給流量を調整して、第１区域５の熱風温度を制御する。例えば、紙面温度の設定値ｔが１２０℃位で、熱風温度差の設定値ΔＴが＋２０℃位であると、第１区域５の熱風温度Ｔ＋ΔＴは、２００℃位になる。

非接触形温度センサ１７が測定する紙面温度が、何かの原因で紙面温度の設定値ｔから下方に外れると、第２流量制御弁１５が第２加熱装置１４の燃料供給流量を増加して、第２区域６の熱風温度Ｔが上昇する。第２区域６と出口３を通過する印刷紙ａは、紙面温度が上昇する。非接触形温度センサ１７が測定する紙面温度は、上昇し、紙面温度の設定値ｔに戻る。

逆に、非接触形温度センサ１７の測定温度が紙面温度の設定値ｔから上方に外れると、第２流量制御弁１５が第２加熱装置１４の燃料供給流量を減少して、第２区域６の熱風温度Ｔが下降する。第２区域６と出口３を通過する印刷紙ａは、紙面温度が下降する。非接触形温度センサ１７の測定温度は、下降し、紙面温度の設定値ｔに戻る。

第２区域６の熱風温度Ｔ、第２接触形温度センサ１６が測定する熱風温度Ｔが上昇すると、その熱風温度Ｔと、第１区域５の熱風温度、第１接触形温度センサ１１の測定温度との差が熱風温度差の設定値ΔＴから下方に外れる。すると、第１流量制御弁１０が第１加熱装置９の燃料供給流量を増加して、第１区域５の熱風温度が上昇する。第１区域５の熱風温度、第１接触形温度センサ１１が測定する熱風温度は、第２区域６の熱風温度Ｔ、第２接触形温度センサ１６の測定温度Ｔとの差が熱風温度差の設定値ΔＴに戻る。

逆に、第２区域６の熱風温度Ｔ、第２接触形温度センサ１６の測定温度Ｔが下降すると、その熱風温度Ｔと、第１区域５の熱風温度、第１接触形温度センサ１１の測定温度との差が熱風温度差の設定値ΔＴから上方に外れる。すると、第１流量制御弁１０が第１加熱装置９の燃料供給流量を減少して、第１区域５の熱風温度が下降する。第１区域５の熱風温度、第１接触形温度センサ１１の測定温度は、第２区域６の熱風温度Ｔ、第２接触形温度センサ１６の測定温度Ｔとの差が熱風温度差の設定値ΔＴに戻る。

即ち、出口３から出た直後の印刷紙ａの紙面温度が紙面温度の設定値ｔから下方又は上方に外れると、第２区域６、下流端区域６の熱風温度Ｔが上昇又は下降し、第１区域５、上流側区域５の熱風温度も上昇又は下降する。第１区域５、上流側区域５の熱風温度と第２区域６、下流端区域６の熱風温度は、出口３から出た直後の印刷紙ａの紙面温度に応じて制御される。印刷紙ａは、第１区域５、上流側区域５と第２区域６、下流端区域６を通過中に加熱が不足又は過剰になり難い。

［変形例］
上記の実施形態においては、乾燥室１は、入口２側の第１区域５と出口３側の第２区域６に２分して、出口３側の第２区域６を下流端区域に、入口２側の第１区域５を上流側区域にしているが、入口２側の第１区域、中間の第２区域と出口３側の第３区域に３分して、出口３側の第３区域を下流端区域に、中間の第２区域又は入口２側の第１区域を上流側区域にする。

本発明の実施形態における温度制御装置を備えた印刷紙の乾燥装置の概略縦断側面図。 同乾燥装置における熱風温度と印刷紙面温度を示す線図。

符号の説明

ａ 帯状の印刷紙
１ 乾燥装置の乾燥室
２ 乾燥室の入口
３ 乾燥室の出口
４ 乾燥室の印刷紙通路
５ 乾燥室の入口側の第１区域、上流側区域
６ 乾燥室の出口側の第２区域、下流端区域
７ 第１ノズル
８、９ 第１熱風供給路
８ 第１送風機
９ 第１加熱装置
１０ 第１流量制御弁
１１ 第１熱電対、第１接触形温度センサ
１２ 第２ノズル
１３、１４ 第２熱風供給路
１３ 第２送風機
１４ 第２加熱装置
１５ 第２流量制御弁
１６ 第２熱電対、第２接触形温度センサ
１７ 非接触形温度センサ、赤外線検知センサ
１８、１９ 温度制御装置
１８ 温度制御装置の設定部
１９ 温度制御装置の制御部
ｔ 乾燥室の出口から出た印刷紙の紙面温度の設定値
ΔＴ 第１区域と第２区域の熱風温度差の設定値
Ｔ 第２区域の熱風温度、第２接触形温度センサの測定温度
Ｔ＋ΔＴ 第１区域の熱風温度、第１接触形温度センサの測定温度

Claims (3)

1. 乾燥室は、入口から出口にかけて印刷紙通路を形成し、入口と出口の間を複数の区域に分け、各区域は、それぞれ、印刷紙通路に向けて熱風を吹き出すノズルと熱風供給路を熱風温度調整可能に設け、帯状の印刷紙は、印刷紙通路を走行して各区域を順次通過し、各区域でそれぞれ熱風が当る乾燥装置において、
   乾燥室の出口側の下流端区域は、乾燥室の出口外側に、走行中の印刷紙の紙面温度を検出する非接触形温度センサを設け、この非接触形温度センサが検出する紙面温度が紙面温度の設定値になるように、下流端区域の熱風温度を制御する装置を設け、また、下流端区域の熱風温度を検出する下流端区域の接触形温度センサを設け、
   乾燥室の下流端区域上流側の上流側区域は、上流側区域の熱風温度を検出する上流側区域の接触形温度センサを設け、この上流側区域の接触形温度センサが検出する上流側区域の熱風温度と、下流端区域の接触形温度センサが検出する下流端区域の熱風温度との差が熱風温度差の設定値になるように、上流側区域の熱風温度を制御する装置を設けたことを特徴とする温度制御装置。
2. 乾燥室は、入口と出口の間を入口側の第１区域と出口側の第２区域に２分して、第２区域を下流端区域に、第１区域を上流側区域にしたことを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置。
3. 下流端区域の熱風温度は、印刷紙の紙面温度の設定値より高くし、
   上流側区域の熱風温度は、下流端区域の熱風温度より高くすることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度制御装置。

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