(57)【要約】【課題】ウェブに皺を発生させず、ウェブを蛇行させず、良好な状態が長く維持され管理し易い加圧装置と加圧方法を提供する。【解決手段】閉ループの可撓性ベルトの内側に加圧ローラとテンションローラを配置し、その加圧ローラは加圧時に可撓性ベルトを幅方向に均一加圧するためのクラウン付ローラであって、またテンションローラは可撓性ベルトにテンションを与えるローラであって、可撓性ベルトを介して加圧ローラによって加圧するようにした加圧装置およびその装置に適用された加圧方法。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉ループの可撓性ベルトと、その内側に配置した加圧ローラとを備え、その加圧ローラは加圧時に前記可撓性ベルトを幅方向に均一加圧するためのクラウン付ローラであって、前記可撓性ベルトを介して前記加圧ローラによって加圧するように構成したことを特徴とする加圧装置。
【請求項２】
請求項１記載の加圧装置において、前記加圧ローラと一対で前記可撓性ベルトにテンションを与えるテンションローラを備えることを特徴とする加圧装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の加圧装置において、前記加圧ローラは金属材料でできていることを特徴とする加圧装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の加圧装置において、前記可撓性ベルトを挟んで前記加圧ローラに対向する対向ローラを備え、前記可撓性ベルトと前記対向ローラとの間に存在するウェブを加圧するように構成したことを特徴とする加圧装置。
【請求項５】
請求項４記載の加圧装置において、前記対向ローラは輪転印刷機の版胴であることを特徴とする加圧装置。
【請求項６】
閉ループの可撓性ベルトの内側に加圧ローラを配置し、その加圧ローラは加圧時に前記可撓性ベルトを幅方向に均一加圧するためのクラウン付ローラであって、前記可撓性ベルトを介して前記加圧ローラによって加圧することを特徴とする加圧方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は輪転印刷機の圧胴部、製紙機械など産業機械に備えられたニップローラ、電子写真式画像形成装置（複写機、プリンタ、ファクシミリ）内の加圧・加熱ローラ、等に適用することができる加圧方法および加圧装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
ウェブを挟持して移送するニップローラ等においては、ウェブの幅方向（移送方向に対して直角方向）におけるニップ圧を均一にする必要性がある。特に、ウェブが極薄のプラスチックフィルムのときはその必要性が高い。ニップ圧が不均一であると、皺の発生や蛇行の原因となる。また、印刷機の圧胴部であれば、印圧が不均一であるとインキの転移が不均一となり印刷濃度のムラが発生し、特にハイライトの再現性に悪影響する。
【０００３】
加圧を均一に行うための手段として、たとえば、クラウン付ゴムローラ、マンテル圧胴、バックアップロール付ニップローラ、中央重量を大きくしたニップローラ、等が存在する。各々について説明する。
（１）クラウン付ゴムローラ（図３参照）
クラウンとは加圧下におけるローラのたわみを補正する目的でローラの中央に向かって増大させた直径、または中央部と端部における直径差のことである。ローラにクラウンを付けることにより、ローラ間の接触面の線圧を全長にわたって均一にすることができる。図３においては、ゴム部のクラウンにより、加圧力により圧胴がたわみ中央が浮いても厚みを増したゴムが補うのでニップ圧を均一とすることができる。
このクラウン付ゴムローラの問題点として、次のａ，ｂが挙げられる。ａ．ロールの中央と端部で周速が異なりニップされたウェブに皺や蛇行を生じさせる。ｂ．ゴムは使用されるに従い徐々に劣化や磨耗が進行しクラウン形状が変化するため良好な状態を維持し管理することが困難である。
【０００４】
（２）マンテル圧胴（図４参照）
マンテル圧胴は、図４に示すように、ローラ表面はクラウン無しの円筒状であるが、加圧力が作用する位置がローラ内部となるような構造を有する。両端の位置で加圧力が作用する通常のローラに比較して、ローラに作用する曲げモーメントが小さいのでローラのたわみは小さく、ニップ圧の不均一は改善される。
このマンテル圧胴の問題点として、次のｃ，ｄが挙げられる。ｃ．加圧力の作用点をローラ内部に移動しているが、通常のローラよりは小さいもののたわみを無くすことができずニップ圧は均一になり難い。ｄ．構造上、側壁で閉じられた通常のローラよりも曲げ剛性が低いためたわみ易い。また、剛性を高くするためローラの肉厚を増しており重量が増加する。
【０００５】
（３）バックアップローラ付ローラ（図５参照）
金属ローラ等によってニップローラの上部（背面側）から加圧し、ニップローラの曲げ変形によるたわみを矯正することによりニップ圧を均一にするローラである。
このバックアップローラ付ローラの問題点として、次のｅ，ｆが挙げられる。ｅ．バックアップローラ自身も両端で加圧力を受けるためたわみが発生し中央部が浮き、ゴムロール中央部を完全に押しきれないので効果は小さい。ｆ．ゴムローラの加圧変形箇所が２倍となるためゴムの疲労劣化が激しい。
【０００６】
（４）中央重量を大きくしたニップローラ（図６参照）
円筒金属芯の中央部に錘を内臓させたローラであって、加圧力によるたわみでローラ中央部が浮き上がるのを錘の重量で矯正するようにし、ニップ圧を均一にするローラである（特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−４５２９２号公報  このバックアップローラ付ローラの問題点として、次のｇ，ｈが挙げられる。ｇ．ローラ寸法の制限により、中央部に設けることができる錘の重量には限界がある。ｈ．ローラはかなり重く交換作業等においては安全衛生の面で危険である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ウェブに皺を発生させず、ウェブを蛇行させず、良好な状態が長く維持され管理し易い加圧方法と加圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る加圧装置は、閉ループの可撓性ベルトと、その内側に配置した加圧ローラとを備え、その加圧ローラは加圧時に前記可撓性ベルトを幅方向に均一加圧するためのクラウン付ローラであって、前記可撓性ベルトを介して前記加圧ローラによって加圧するように構成したものである。
また本発明の請求項２に係る加圧装置は、請求項１に係る加圧装置において、前記加圧ローラと一対で前記可撓性ベルトにテンションを与えるテンションローラを備えるようにしたものである。
また本発明の請求項３に係る加圧装置は、請求項１または２に係る加圧装置において、    前記加圧ローラは金属材料でできているようにしたものである。
また本発明の請求項４に係る加圧装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の加圧装置において、前記可撓性ベルトを挟んで前記加圧ローラに対向する対向ローラを備え、前記可撓性ベルトと前記対向ローラとの間に存在するウェブを加圧するように構成したものである。
また本発明の請求項５に係る加圧装置は、請求項４に係る加圧装置において、前記対向ローラは輪転印刷機の版胴であるようにしたものである。
また本発明の請求項６に係る加圧方法は、 閉ループの可撓性ベルトの内側に加圧ローラを配置し、その加圧ローラは加圧時に前記可撓性ベルトを幅方向に均一加圧するためのクラウン付ローラであって、前記可撓性ベルトを介して前記加圧ローラによって加圧するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に係る加圧装置によれば、加圧時に可撓性ベルトを幅方向に均一加圧するためのクラウン付ローラである加圧ローラが閉ループの可撓性ベルトの内側に配置され、その加圧ローラによって可撓性ベルトを介して加圧が行われる。すなわち、中央と端部で周速が一致し、閉ループの周長を大きくすることで可撓性ベルトの磨耗を少なくできる。したがって、ウェブを加圧したときにはウェブに皺を発生させず、ウェブを蛇行させず、良好な状態が長く維持され管理し易い加圧装置が提供される。
また本発明の請求項２に係る加圧装置によれば、テンションローラにより加圧ローラと一対で可撓性ベルトにテンションが与えられる。したがって、可撓性ベルトに適正なテンションを与えることができ加圧が安定化する。
また本発明の請求項３に係る加圧装置によれば、金属材料でできている加圧ローラが適用される。したがって、磨耗し難い金属芯にクラウンが付けられるから良好な状態が長く維持され管理し易い。
また本発明の請求項４に係る加圧装置によれば、対向ローラと可撓性ベルトとの間に存在するウェブが加圧される。
また本発明の請求項５に係る加圧装置によれば、版胴と可撓性ベルトとの間に存在するウェブが加圧される。
また本発明の請求項６に係る加圧方法によれば、加圧時に可撓性ベルトを幅方向に均一加圧するためのクラウン付ローラである加圧ローラが閉ループの可撓性ベルトの内側に配置され、その加圧ローラによって可撓性ベルトを介して加圧が行われる。すなわち、中央と端部で周速が一致し、閉ループの周長を大きくすることで可撓性ベルトの磨耗を少なくできる。したがって、ウェブを加圧したときにはウェブに皺を発生させず、ウェブを蛇行させず、良好な状態が長く維持され管理し易い加圧方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の加圧装置および加圧方法について図１、図２を参照して説明する。図１は本発明の加圧装置における構成を示す側面図である。図２は本発明の加圧装置におけるクラウン付加圧ローラの形状を誇張して示した図である。図１、図２において、１は加圧ローラ、２はゴム製ベルト、３はテンションローラ、４は対向ローラ、１１は金属芯、１２ａ，１２ｂは軸、１００はウェブである。
【００１１】
加圧ローラ１はゴム製ベルト２を介して加圧を行うローラである。図１に示す一例では、ウェブ１００はゴム製ベルト２と対向ローラ４とによって挟まれており、加圧ローラ１が加圧を行うとウェブ１００は対向ローラ４に押し付けられる。通常は、対向ローラ４はフレーム（図示せず）によって回転自在に支持されているが回転以外の動きをしない固定ローラである。それに対して、加圧ローラ１は加圧するための加圧位置と加圧しない退避位置とに移動できるように移動機構（図示せず）によって支持されている。加圧ローラ１が加圧位置と退避位置において移動するときには、ゴム製ベルト２、テンションローラ３も一体で移動する構造となっている。
なお、上述に限らず、加圧ローラ１と対向ローラ４のすくなくとも一方がフレームに対して動けば加圧と非加圧の２状態を成すように構成することができる。
【００１２】
加圧ローラ１の移動機構は、周知の移動機構を適用することができる。たとえば、加圧ローラ１とテンションローラ３を回転自在に支持するサブフレーム（図示せず）は、円弧を描いて移動するアームの先端において支持され、そのアームの元端の回転軸はフレームにおいて回転自在に支持される。アームの移動機構としては、たとえば、一端がアームに結合し他端がフレームに結合するエアシリンダーを使用する。加圧ローラ１の加圧機構は、移動機構に使用するエアシリンダーを兼用することができる。また、移動機構に使用するエアシリンダーとは別に加圧専用のエアシリンダーを設けてもよい。
【００１３】
加圧ローラ１の材質としては、剛性、耐摩耗性を必要とする。したがって、鋼材、アルミニウム合金、等の金属材料の使用が好適である。また、通常のガイドローラ等と同様に加圧ローラ１は剛性を保持したまま軽量化できる中空構造とする。また、ローラの表面は所定の加圧力が作用したときにゴム製ベルト２との接触面が平行となるようにクラウンを付ける。クラウンについては詳細を後述する。また、加圧ローラ１におけるローラ面長はゴム製ベルト２の幅と比較して大、小、同一のいずれであってもよい。ローラ面長が大のときはゴム製ベルト２が蛇行しても加圧ローラ１から外れ難くなる。ローラ面長が小のときはゴム製ベルト２が蛇行しても加圧ローラ１の加圧範囲（面長）の変化が無くなるか小さくなる。ローラ面長が同一のときはゴム製ベルト２の蛇行が無いか小さければローラ面長の利用効率が最大となる。
【００１４】
ゴム製ベルト２は可撓性ベルトの一例であり、ゴムを主材料とした可撓性ベルトのことである。ゴム製ベルト２は、図１に示すように、閉ループのベルト、すなわちエンドレスの輪形状のベルトである。閉ループのゴム製ベルト２の内側には加圧ローラ１とテンションローラ３が配置されている。加圧ローラ１とテンションローラ３との軸間距離を調節することで、ゴム製ベルト２には適正なテンションが与えられる。
【００１５】
ゴム製ベルト２の主材料としては、ＮＢＲ（nitrile/butadiene rubber）、ＥＰＤＭ（ethylene/propylene diene monomer : ethylene/propylene rubber）等を使用することができる。ゴム製ベルト２の幅は加圧ローラ１のローラ面長と比較して大、小、同一のいずれであってもよい（前述の理由による）。ゴム製ベルト２の厚みは、従来使用していたゴムローラにおけるゴムの厚みと同程度とすることが多くの場合において好適である（１５ｍｍ程度が多い）。またゴム製ベルト２の長さは加圧装置を設置するスペースによる制限において可能なだけ長い周長とすることが好適である。周長を長くすることで、変形を受ける頻度が小さくなり、疲労によるゴム劣化の影響が小さくなる。
【００１６】
ゴム製ベルト２の製造方法の一例について説明する。まずベルトの製作寸法（周長、厚み）を決め、その周長と同じ金属製ベルトを用意する。そして金属製ベルトを適当な冶具で張りを与えてゴムを接着・巻きつける。さらにその状態で加硫を行い、その後研磨を行って表面を仕上げる。
【００１７】
テンションローラ３は、閉ループのゴム製ベルト２の内側に配置され、加圧ローラ１とともに閉ループのゴム製ベルト２を保持するローラである。また、テンションローラ３は加圧ローラ１との軸間距離を調節することで、ゴム製ベルト２に適正なテンションを与えるためのローラである。したがって、テンションローラ３には、前述のサブフレームにおいて支持されている軸の位置を加圧ローラ１の軸の位置に対して遠ざけたり近づけたりすることができる調節機構を設ける。またはそのような調節機構に代えてテンションローラ３の軸の位置を加圧ローラ１の軸の位置に対して遠ざける方向に加圧するエアシリンダーを設けてもよい。
【００１８】
対向ローラ４は、ゴム製ベルト２を挟んで加圧ローラ１に対向するように、また加圧ローラ１の力を受止めてゴム製ベルト２との間に存在するウェブを加圧するように配置されたローラである。対向ローラ４の軸は、上述した加圧ローラ１の軸およびテンションローラ３の軸と平行となっている。対向ローラ４は、たとえば、加圧ローラ１とともに一対のローラによって構成されるニップローラの一方のローラである。また対向ローラは、たとえば、輪転印刷機の版胴である。
【００１９】
前述したように、通常、対向ローラ４はその軸が回転自在にフレームに固定されている固定ローラである。また、回転駆動されるローラである。この回転駆動される対向ローラ４に対して、加圧ローラ１、ゴム製ベルト２、テンションローラ３は一体となって、加圧位置と退避位置に移動するが、通常、加圧ローラ１、テンションローラ３の回転駆動は行われず、連れ回りするだけである。
なお、対向ローラ４と加圧ローラ１のいずれか一方を回転駆動すればウェブ１００を移送することができるのであるから、一般的ではないが、加圧ローラ１を回転駆動してもよい。または対向ローラ４と加圧ローラ１の両方を同調させて回転駆動するように構成してもよい。
【００２０】
以上、構成について説明した。次に、本発明の加圧方法および加圧装置の加圧ローラ１におけるクラウンの付け方について一例を説明する。グラビア印刷用圧胴の金属芯の寸法を一例として図７に示す。この図７に示す圧胴に作用する加重を等分布荷重（３００ｋｇ／１１０ｃｍ）、圧胴ベアリング位置で単純支持されるとすると、最大たわみは０．０８３ｍｍとなる。
【００２１】
最大たわみをδ、金属芯の軸方向位置をｘ、金属芯の面長をＬ、クラウン量をｙとする。任意の位置ｘにおけるクラウン量ｙはｙ＝Ｆ（ｘ）で与えられるものとする。ｙ＝Ｆ（ｘ）はｘ＝０とｘ＝Ｌでｙ＝０となる関数である。また、ｘ＝Ｌ／２でｙ＝δとなる関数である。そこで、クラウン量ｙを二次関数で補完するものとすると、その関数はｙ＝−（４δ／Ｌ2）（ｘ2−Ｌｘ）である。
図７においては、金属芯の基準直径φ１３０ｍｍに上記の関数により計算されたクラウン量ｙを追加した値が仕上げ寸法となる。
【００２２】
以上、クラウンの付け方について一例を説明した。次に、本発明の加圧装置の動作について一例を説明する。
まず、ステップＳ１において、サブフレームに一体化されている加圧ローラ１、ゴム製ベルト２、テンションローラ３は退避位置に存在する。このとき、紙通しを済ませることにより、ウェブ１００はゴム製ベルト２と対向ローラ４に挟まれた位置に存在する。ゴム製ベルト２にテンションを与える方式が、テンション用のエアシリンダによるテンションローラ３の加圧であるときには、そのエアシリンダに加圧空気を送り適正なテンションにする。
【００２３】
次に、ステップＳ２において、対向ローラ４の回転駆動を遅い速度で開始しする。また、移動用のエアーシリンダーを操作することによりサブフレームを支持しているアームを移動し、退避位置から加圧位置に変化させる。一体化されている加圧ローラ１、ゴム製ベルト２、テンションローラ３は加圧位置に存在する。すなわち、ゴム製ベルト２と対向ローラ４との間に存在するウェブ１００が加圧され、対向ローラ４の回転は摩擦力によってウェブ１００を介してゴム製ベルト２に伝達され、ゴム製ベルト２が走行する。それに連れて、加圧ローラ１とテンションローラ３も回転する。
あらかじめ加圧力は所定の値に設定しておくが、必要であればここで微調整する。加圧力の調整は、移動用のエアーシリンダーにおける加圧空気の圧力調整または加圧専用のエアーシリンダーにおける加圧空気の圧力調整によって行う。
【００２４】
次に、ステップＳ３において、対向ローラ４の回転速度を通常の運転速度（生産速度、印刷速度）まで上昇させる。対向ローラ４の回転速度にゴム製ベルト２の走行速度が追従する。加圧ローラ１の回転も追従し、ローラ面長の全幅において均一な加圧を安定して行う。
【００２５】
次に、ステップＳ４において、対向ローラ４の回転速度を下降させ運転を終了する。また、移動用のエアーシリンダーを操作することによりサブフレームを支持しているアームを移動し、加圧位置から退避位置に変化させる。必要に応じて、ゴム製ベルト２のテンションを低くし、テンションによるゴム製ベルト２の劣化を防ぐ。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の加圧装置における構成を示す側面図である。
【図２】本発明の加圧装置におけるクラウン付加圧ローラの形状を誇張して示した図である。
【図３】クラウン付ゴムローラを示す図である。
【図４】マンテル圧胴を示す図である。
【図５】バックアップローラ付ローラを示す図である。
【図６】中央重量を大きくしたニップローラを示す図である。
【図７】グラビア印刷用圧胴の金属芯における寸法の一例示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  加圧ローラ
２  ゴム製ベルト
３  テンションローラ
４  対向ローラ
１１  金属芯
１２ａ，１２ｂ  軸
１００  ウェブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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