JP2009095831A - 印刷製品を製造する際に塗布されるべき接着剤層を調節するとともに制御する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製品に塗布されるべき接着剤層を高い精度で調節できるとともに制御できる装置および方法を提供する。
【解決手段】本発明は、特に中本や表紙などの製品上の接着剤層厚さを調節する装置に関するものであり、この装置は、ハイスピードカメラとレーザプロジェクタとを備えたレーザ三角測量法によって接着剤層の３次元光切断プロファイルを読み取る装置と、評価プログラムを備えた、３次元光切断プロファイルを評価するための評価ユニットとを含んでいる。プロファイルが基準値に一致していないときには、製品がマーキングされるか、あるいは取り除かれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部に係る、印刷製品を製造する際に塗布されるべき接着剤層を調節するとともに制御する装置に関し、更に請求項９および１１に係る、塗布されるべき接着剤層を調節するとともに制御する方法に関する。

印刷製品、特に書籍の製造にあたっては、基本的に、上製本（ハードカバー）と多層ブローシュア（ペーパーバック）という２種類の書籍構成に区別される。

上製本を作るためには、まず折り丁および／または個別用紙が丁合いされて、いわゆる中本となる。背が１つまたは複数の接着剤層で覆われ、次いで、前後の見返しの背に近い部分にまで達する細長い補強部材(Falzelstreifen)が取り付けられる。次いで、複数の部分からなる表紙が中本の周りに当てつけられ、前後の見返しのところで堅固かつ全面的に中本と結合される。背は空いたままである。例えば糸縫いされた中本、糸とじ、目打ち製本などの場合、製本の仕方に応じて背の処理は行われない。

多層ブローシュアを作るためには、同じく、まず折り丁および／または個別用紙が丁合いされて中本となる。次いで、中本が背のところでフライス加工により処理され、糊づけされた後、表紙が取り付けられる。このとき表紙は中本と堅固に接着される。

製本業界では、これらすべての作業工程を行うことができる無線綴じ機が広く用いられている。その際、可能な製本方法と製品バリエーションは、機械の装備に依存して決まる。広く使用されている無線綴じ機は、基本的に、中本搬送システム、背加工、背糊、中間乾燥、横糊、背補強、表紙の当てつけ、表紙の押圧と乾燥などの機能ユニットから成っている。このような種類の製本機械は特許文献１から公知である。

本に接着剤を塗布するための接着剤塗布システムが知られている。典型的な接着剤塗布システムは、軸の周りに回転可能な少なくとも１つのローラを含んでおり、そのローラの円周の少なくとも一部が、糊の備蓄を含む容器の中に配置されている。ローラが回転するときに、その外面で糊がすくい取られる。製本装置からくる本は、回転するローラの外面にある糊と接触するように移動する。本が糊と接触すると、回転するローラの外面にある糊が、移動中の本へローラから移される。このようなシステムは、例えば特許文献２から公知である。

接着剤の塗布にあたって特別に重要なのは、満足できる製本品質を実現するために、正確な量の接着剤を本の背に塗布することである。その際には接着剤の厚みだけではなく、特に、接着剤が本の背に付着して接着剤が再び本の背で沈降していく背上での接着剤跡の長さおよび均一性が本質的に重要となる。

接着剤塗布の調節は、通常、個々の中本が切り開かれ、人間の目で確認して調節されることで行われる。このような方法は比較的高いコストがかかり、接着剤層の厚さのわずかな差や欠陥を発見することができない。そのため、接着剤塗布の修正をすることも不可能である。例えばドクターとローラとの間にある紙くず、再充填システムの故障、またはその他の技術的な不具合によって、接着剤塗布において欠陥箇所が生じる。欠陥箇所が発見されると、シリーズ生産全体の本またはブローシュアを高いコストをかけて再検査することになり、場合によってはシリーズ生産品を回収することになる。そこで、接着剤塗布をより良く調節できるようにするために、さまざまな種類の方法および装置が開発されている。

特許文献３は、製本機械で接着剤塗布を調節する方法および装置を記載している。この発明によると、接着剤塗布に引き続いて、接着剤が施されるべき領域に紫外光が照射される。その際に、照射された領域がカメラで測定される。カメラで検出された接着剤領域が基準画像と比較されて、接着剤塗布の程度が評価ユニットによって判定される。このような種類の方法、およびそのように構成された装置の欠点は、紫外光の使用によって接着剤が硬化することであり、このことは、後続する表紙の接着に不利な影響を及ぼす。

更に、接着剤には蛍光特性が備わっていなければならず、あるいは、コストの集中する添加物質を接着剤に添加しなくてはならないという欠点がある。

特許文献４は、接着剤点が調整されるように塗布するための方法および装置を開示している。この発明によると、光源の光線が表面へ向けられ、接着剤点を施す前と後とで反射された光線の強度が互いに比較される。この強度の差から、接着剤点が施されているかどうかが推定される。この場合の欠点は、接着剤点の有無しか確定することができず、接着剤点の欠陥箇所の厚みや形状が確定できないことである。

特許文献５は、中本の背にある接着剤層の厚みを算定する方法を記載している。この場合、２つの固定された測定位置での測定値検出によって得られる既知の量から、接着剤層厚さの平均値が増幅・計算・表示ユニットにおいて生成される。この測定は接着剤層の塗布前の基準面、接着剤層の表面、および場合により接着剤層の塗布後の基準面上で少なくとも行われる。測定値検出のために、定められた入射角で各測定箇所に入射し光電式の受信構造部へとはね返されるような集束光線が使用される。この方法の欠点は、２つの点ごとの測定の平均によって接着剤の厚みが算出されることであり、接着剤の平面分布についての情報が得られないことである。

特許文献６は、製本機械で処理されて接着により結合された中本の背上での接着剤塗布を監視する方法を記載しており、更にこの方法を実施する装置を示している。この装置は、送信機と、これに付属する、測定値検出器として協働する受信機とを有する。これらは製本機械を通る中本の搬送経路に対して横向きに配置された測定領域を形成していることで、中本の背に塗布された接着剤層が、この測定領域を少なくとも部分的に通過するようになっている。この方法および装置の欠点は、平面的な接着剤層厚さが限定的にしか確定できず、欠陥箇所の分析ができないことである。

特許文献７から、物体の表面プロファイルを三角測量法によって確定することが公知である。欠陥箇所の確定および分析は、この方法では不可能である。

特許文献８から、印刷製品上の透明なコーティングの厚みを測定するための構成が公知である。この方法によっても、欠陥箇所の確定および分析は不可能である。
独国実用新案出願公開第２０２００５００７０１２Ｕ１号明細書 米国特許第２，６０５，７３９号明細書 独国特許出願公開第１０１０８５８８Ａ１号明細書 独国特許出願公開第３７３６７２５Ａ１号明細書 独国特許出願公開第３１１２１２８Ａ１号明細書 欧州特許出願公開第０８４７８７４Ｂ１号明細書 独国特許出願公開第１９５３２７６７Ａ１号明細書 独国特許出願公開第４４２３２８８Ｂ４号明細書

本発明は、製品に塗布されるべき接着剤層を高い精度で調節できるとともに制御できる装置および方法を提供することを目的とする。

本発明による方法の好適な一態様では、接着剤塗布ユニットを制御するための制御部は評価ユニットと接続されている。評価ユニットでは、三角測量法によって読み取られた、塗布された接着剤層の３次元光切断プロファイルが、記憶ユニット内に保存された基準接着剤層の目標３次元光切断プロファイルと比較される。そして評価結果に依存して、塗布されるべき接着剤量が以後の製品について相応に再調節される。塗布された接着剤層の面全体に亘ってその層の厚みが読み取られるのが好ましい。このような装置は、欠陥箇所をマイクロメートル単位で識別できるという利点を有する。更に、接着剤塗布面の全体に亘る正確な層厚測定に基づいて、接着剤塗布ユニットへのフィードバックを行うことができる。測定の際、接着剤の特性に関しては何ら制限されない。コントラストに依存することなく測定が行われるので、接着剤の色、反射パターン、蛍光パターンなどは重要ではない。

特に好適な態様では、本装置はＣＣＤラインカメラまたはＣＭＯＳセンサを備えたカメラのようなハイスピードカメラと、光源とを有し、光源は、例えばレーザラインプロジェクタで構成されている。

別の好適な態様では、カメラおよび光源の各々はゼロ度ではない角度で規定された角度間隔で互いに配置されている。

別の好適な態様では、目標３次元光切断プロファイルは、それに関する許容値とともに記憶ユニット内に保存されている。

本発明による装置は無線綴じ機で使用されるのが好適であることにより、次の方法ステップを有する、塗布されるべき接着剤層を調節するとともに制御する方法の実施を可能にする。すなわち、この方法ステップは、
ａ）接着剤塗布ユニットによって製品に接着剤を塗布するステップと、
ｂ）接着剤層を調節する装置、特に請求項１に記載の装置へ製品を搬送するステップと、
ｃ）照明ユニットによって光線を放射するステップと、
ｄ）ハイスピードカメラによって接着剤層上の光線を観察し、三角法の計算を用いて角度計測を行うステップと、
ｅ）搬送量が増加するように製品を更に搬送するステップと、
ｆ）接着剤層の面全体が測定されるまでステップｃ），ｄ）およびｅ）を反復するステップと、
ｇ）個々の測定の測定結果を組み合わせて３次元光切断プロファイルを作成し、これに続いて評価ユニットによって評価を行うステップと、
ｈ）光学式の表示ユニットに評価結果を表示するステップと、
ｉ）製品に塗布されるべき接着剤層を制御するためのステップであって、３次元光切断プロファイルが評価ユニット内に保存された基準値に一致していないときは、接着剤塗布ユニットの設定を修正するための制御信号を送信するステップと、
ｊ）３次元光切断プロファイルが評価ユニット内に保存された基準値に一致していないときは、製品を取り除くか、または製品にマーキングするステップと、を有する。

本発明のその他の好適な態様に関しては、従属請求項および添付の図面を参照した以下の実施形態の説明を参照されたい。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、三角測量法によって接着剤層厚さｄを調節する装置１と、接着剤層が形成された中本１００とを示している。中本１００は、接着剤層厚さｄを調節する装置の測定領域を通過して搬送方向Ｔへ動いていく。接着剤層厚さｄを調節する装置１は、照明ユニット１１と、対物レンズを備えたカメラ１０と、評価ユニット１３と、表示ユニット１２とで構成されている。照明ユニット１１、例えばレーザは、中本１００の接着剤層に光点を投影し、この光点はＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラ１０で観察される。そしてセンサと接着剤層表面との間隔が変化すると、これに伴いカメラ１０が光点を撮像する角度も変化する。このとき、カメラ１０と光源１１を結んだ線と、光源１１から物体への入射光および物体で乱反射を含む反射がなされた反射光の両光線とは三角形を形成しているため三角測量法と呼ばれている。すなわち、光線の方向、およびカメラ１０と光源１１との間の距離がわかっていれば、接着剤層からカメラまでの距離を算定できる。このようにして簡単な三角法の計算により、距離変化を非常に正確に算定できる。その際可能な解像度は、サブミクロン単位以下にまで達する。個々の光点に代えて、無限点からなる線を使用すれば、本方法を２次元（２Ｄ）に拡張できる。そして、カメラによって撮像される表面上のレーザ線の像から、レーザ線に沿った高さプロファイルを算出できる。中本１００は、装置１の下側で搬送方向Ｔへ更に搬送される。これによって生じるカメラ画像における線の変位が、写真測量の手法によって３次元座標に変換される。これにより接着剤層の正確な３次元光切断プロファイルが得られ、これを評価ユニット１２内に保存された目標３次元光切断プロファイルと比較できる。この評価の結果は、表示ユニット１２に表示できる。

これに従って、本の表紙１０１の接着剤層も調節できる。

図２は、無線綴じ機１０００の模式図である。中本１００が無線綴じ機１０００に搬送方向Ｔで供給され、第１の背加工ステーション２と少なくとも１つの第２の背加工ステーション３とで処理される。中本１００の背には接着剤塗布ステーション４で接着剤層が形成され、中本１００の個々の枚葉紙が互いに結合される。これに続いて、接着剤層厚さｄを調節する本発明に係る装置において、接着剤層が調節できる。接着剤層厚さｄを調節する装置と接着剤塗布ステーション４とはデータ回線１５を介して互いに接続されている。このことは、装置１の測定結果に基づいて、接着剤塗布システム４の設定が修正されることを可能にする。装置１の後に続いて、糊づけに不具合がある中本を取り除くための不図示の取り除きスイッチ部が設けられていてもよい。装置１の後に、任意選択の熱保持区間５が続いている。詳しくは不図示の表紙フィーダのマガジンから、表紙１０１が搬送方向Ｔ₁へ表紙供給部７に供給され、そこで例えばノズルなどの接着剤塗布システム６によって接着剤が施される。引き続いて、表紙１０１上の接着剤層厚さが装置１によって調節される。接着剤塗布システム６と装置１とはデータ回線１６によって互いに接続されている。これにより、装置１の測定結果に基づき接着剤塗布システム６の設定を調節できる。引き続いて、糊づけされた中本１００と糊づけされた表紙１０１が両方とも押圧ステーション８へ供給される。表紙１０１上の接着剤層厚さを調節する装置１と押圧ステーション８との間には、不図示の表紙取り除きスイッチ部が設けられていてもよい。糊づけに不具合のある表紙を、表紙取り除きスイッチ部により取り除くことができる。

押圧ステーション８では、まず作業サイクル８ａにおいて、糊づけされた中本１００と接着剤が施された表紙１０１とが互いに相対的に位置決めされて、互いに結合される。引き続き次の作業サイクル８ｂにおいて、背の成形が押圧ステーション８で行われる。無線綴じ機１０００の最後に、完成した本１０２は排出ステーション９で搬送方向Ｔ２へ排出される。

中本上の接着剤層厚さを調節する装置を示す側面図である。 図１に示す装置が無線綴じ機で利用された状態を示す図である。

符号の説明

１ 接着剤層厚さを調節する装置
２ 第１の背加工ステーション
３ 第２の背加工ステーション
４ 中本の背への接着剤塗布ステーション
５ 熱保持区間
６ 表紙への接着剤塗布システム
７ 表紙供給部
８ 押圧ステーション
８ａ 作業サイクル
８ｂ 作業サイクル
９ 排出ステーション
１０ 対物レンズを備えたカメラ
１１ 照明ユニット
１２ 表示ユニット
１３ 評価ユニット
１５ データ回線
１６ データ回線
１００ 中本
１０１ 表紙
１０２ 本
１０００ 無線綴じ機
Ｔ 搬送方向
Ｔ₁ 搬送方向
Ｔ₂ 搬送方向
ｄ 接着剤層厚さ

Claims (12)

1. 接着剤塗布ユニットと、該接着剤塗布ユニットを制御するための制御部と、を備えた装置であって、特に中本、表紙、またはカバーなどの製品に塗布されるべき接着剤層を三角測量法によって調節するとともに制御する装置において、
   前記制御部は評価ユニットと接続されており、該制御部は、前記三角測量法によって読み取られた、塗布された接着剤層の３次元光切断プロファイルの該評価ユニットでの評価結果に依存して、かつ記憶ユニット内に保存された基準接着剤層の目標３次元光切断プロファイルを用いて、塗布されるべき接着剤の量を制御することを特徴とする、
   装置。
2. 前記接着剤層の面全体に亘ってその層の厚みが読み取られることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. ＣＣＤラインカメラまたはＣＭＯＳセンサを備えたカメラのようなハイスピードカメラと、光源と、を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記光源は、レーザラインプロジェクタとして構成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記カメラおよび前記光源の各々は、ゼロ度ではない角度で規定された角度間隔で互いに配置されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記目標３次元光切断プロファイルは、それに関する許容値とともに前記記憶ユニット内に保存されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の装置を備えた無線綴じ機。
8. 前記接着剤層に不具合のある製品を取り除くための取り除きスイッチ部を有することを特徴とする、請求項７に記載の無線綴じ機。
9. 特に製本機械において中本、表紙、またはカバーなどの製品に塗布される接着剤層を該接着剤層の面全体に亘って三角測量法によって調節する方法において、
   ａ）接着剤塗布ユニットによって前記製品に接着剤を塗布するステップと、
   ｂ）前記接着剤層を調節する装置、特に請求項１に記載の装置へ製品を搬送するステップと、
   ｃ）照明ユニットによって光線を放射するステップと、
   ｄ）ハイスピードカメラによって前記接着剤層上の前記光線を観察し、三角法の計算を用いて角度計測を行うステップと、
   ｅ）搬送量が増加するように前記製品を更に搬送するステップと、
   ｆ）前記接着剤層の面全体が測定されるまで前記ステップｃ），ｄ）およびｅ）を反復するステップと、
   ｇ）個々の測定の測定結果を組み合わせて３次元光切断プロファイルを作成し、これに続いて評価ユニットによって評価を行うステップと、
   を有することを特徴とする、
   方法。
10. ｈ）光学式の表示ユニットに評価結果を表示するステップを更に有することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. ｉ）前記製品に塗布されるべき前記接着剤層を制御するためのステップであって、前記３次元光切断プロファイルが前記評価ユニット内に保存された基準値に一致していないときは、前記接着剤塗布ユニットの設定を修正するための制御信号を送信するステップを更に有することを特徴とする、請求項９または１０に記載の方法。
12. ｊ）前記３次元光切断プロファイルが前記評価ユニット内に保存された基準値に一致していないときは、前記製品を取り除くか、または該製品にマーキングするステップを更に有することを特徴とする、請求項９から１１のいずれか１項に記載の方法。

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