JP2006176308A - フイルム巻き取り方法及びフイルム巻き取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速でフイルムを巻き取っても、擦り傷、巻き皺、巻きずれ等のない高品質なフイルムロールを製造することが可能なフイルム巻き取り方法及び装置を提供すること。
【解決手段】 フイルムを巻き取ってフイルムロールにするに際し、巻き取り速度が所定の速度から減速するのに同期して、減速に転じるときの巻き取り速度に等しいか僅かに小さい周速度を有するタッチローラを前記フイルムロールに所定の圧力で当接させフイルムを巻き取ることを特徴とするフイルム巻き取り方法。
【選択図】 図３

Description

本発明は、フイルムを巻き取るのに好適な巻き取り方法及び巻き取り装置に関するものである。

近年、溶融押し出し装置から押し出された無定形樹脂シートを２軸延伸してフイルムとなし、そのフイルムを巻き取ってフイルムロールにしたり、或いはフイルムロールから繰り出したフイルムにインク材料を塗布した後に巻き取って熱転写リボンのフイルムロールを製造したりすることが行われているが、巻き取られたロール体の品質向上に対する要求が高まり、これに対応するために、巻き取り時に発生する巻き皺や巻きずれを防止するための以下のような方法が提案されている。

即ち、搬送ローラにより搬送されるフイルムを、積極駆動される巻き取り軸と、当該巻き取り軸に巻き取られたフイルム表面に当接し、積極駆動されるタッチローラとによりフイルムを巻き取るに際し、搬送ローラに搬入されるフイルムが有する張力Ｔ１と、タッチローラの回転駆動によりフイルムに加わる張力Ｔ２と、巻き取り軸の回転駆動によりフイルムに加わる張力Ｔ３との張力の合力をフイルムの巻き取り張力として、張力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を制御することにより、巻き取り時に発生する巻き皺や巻きずれを防止しようというものである（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１３７０２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、搬送ローラ、巻き取り軸、タッチローラに速度差を生じさせることにより上述した各張力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を制御しているが、速度差により巻き取られるフイルムに擦り傷等のダメージを与えることがある。

また、その速度差を制御するためにはフイルムの張力をフイルム物性値等から認識したり、直接測定することが必須となるが、張力測定を行う場合であって、かつ、より高精度の測定には一般に接触型の張力計が用いられており、張力計とフイルムとの接触により同様なダメージを生じさせるという問題がある。

更に、巻き取り速度は近年高速化されており、張力制御系の速度追従性や信頼性によっては制御不能領域に突入してしまい、発散状態になることも懸念される。

本発明の目的は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成により、高速でフイルムを巻き取っても、巻き取り中に擦り傷を発生することなく、巻き皺、巻きずれ等のない高品質なフイルムロールを製造することが可能なフイルム巻き取り方法及び装置を提供することにある。

本発明の目的は、以下の構成により達成することができる。

（１）フイルムを巻き取ってフイルムロールにするに際し、巻き取り速度が所定の速度から減速するのに同期して、減速に転じるときの巻き取り速度に等しいか僅かに小さい周速度を有するタッチローラを前記フイルムロールに所定の圧力で当接させフイルムを巻き取ることを特徴とするフイルム巻き取り方法。

（２）フイルムを巻き取ってフイルムロールとする巻き取り手段と、巻き取り速度が所定の速度から減速するのに同期して前記フイルムロールの外周面に所定の圧力で当接し、減速に転じるときの巻き取り速度に等しいか僅かに小さい周速度を有し、前記フイルムロールの外径の増加に応じて退避可能なタッチローラとを備えたことを特徴とするフイルム巻き取り装置。

（３）前記タッチローラは、前記巻き取り手段より分岐駆動されることを特徴とする前記（２）に記載のフイルム巻き取り装置。

（４）前記タッチローラは、押圧バネにて押圧され前記フイルムロールの外周面に当接することを特徴とする前記（２）または前記（３）に記載のフイルム巻き取り装置。

請求項１の発明によれば、フイルムを巻き取ってフイルムロールにするに際し、巻き取り速度が所定の速度から減速するのに同期して、減速に転じるときの巻き取り速度に等しいか僅かに小さい周速度を有するタッチローラを前記フイルムロールに所定の圧力で当接させフイルムを巻き取ることにより、フイルムロールへの空気の巻き込みを防止し、擦り傷、巻き皺、巻きずれ等のない高品質なフイルムロールを製造することが可能となる。

請求項２の発明によれば、フイルムを巻き取ってフイルムロールとする巻き取り手段と、巻き取り速度が所定の速度から減速するのに同期して前記フイルムロールの外周面に所定の圧力で当接し、減速に転じるときの巻き取り速度に等しいか僅かに小さい周速度を有し、前記フイルムロールの外径の増加に応じて退避可能なタッチローラとを備えることにより、フイルムロールへの空気の巻き込みを防止し、擦れ傷、巻き皺、巻きずれ等のない高品質なフイルムロールを製造することができる。

請求項３の発明によれば、請求項２の効果に加え、前記タッチローラを前記巻き取り手段より分岐駆動することにより、装置の構成を簡単にすることができる。

請求項４の発明によれば、請求項２又は請求項３の効果に加え、前記タッチローラを押圧バネにて押圧して前記フイルムロールの外周面に当接させることにより簡単な構成でタッチローラを押圧することができる。

以下、本発明の実施の形態の一例を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではなく、また、以下の本発明の実施形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

先ず、本発明に関わるフイルム巻き取り方法及び装置について図１を用いて説明する。

図１は、例えば、溶融押し出し装置から押し出されたＰＥＴ等の無定形樹脂シートを２軸延伸したフイルムの表面状態や、そのフイルムに熱転写用のインク材料等を塗布した後の塗布状態を検査する表面検査装置を搭載したフイルム巻き取り装置の概略構成図である。

なお、図１を含めて、以降の説明において、機能、構造を同じくする部材には同一符号を付すものとする。

図１によれば、フイルム巻き取り装置１はフイルムＦを保持する元巻き保持手段１０、フイルムＦを繰り出す繰り出し手段２０、フイルムＦの表面を検査する検査手段３０、フイルムＦに所定の張力を付与し、かつ、フイルムの繰り出し速度と巻き取り速度との差を補正する速度調整手段４０、フイルムを所定の長さで切断するクロスカット手段５０、フイルムを加速、一定速、減速の速度曲線に従って巻き取る巻き取り手段６０、フイルム巻き取り速度が減速するのに同期して作動する本発明に係わるフイルムロール押さえ手段７０、フイルム巻き取り装置１の制御を行う制御手段８０等から構成されている。

元巻保持手段１０は、フイルムＦが巻き付けられた元巻軸１０１、元巻軸１０１に連結したパウダーブレーキ１０２、元巻表面からの超音波反射時間を計測することにより元巻径を検知する超音波センサー１０３等から構成されている。

元巻軸１０１から繰り出されるフイルムＦの張力は一定であることが好ましく、本実施の形態では、超音波センサ１０３の計測信号に基づいて制御手段８０によりパウダーブレーキ１０２の印加電圧を制御してブレーキ力を変化させ張力を一定に保っている。

繰り出し手段２０は、フイルムＦを所定の角度抱くように配置された繰り出しローラ２０１、繰り出しローラ２０１に直結した回転数可変のサーボモータ等からなる繰り出しモータ２０２、フイルムＦと繰り出しローラ２０１との間に摩擦力を発生させフイルムＦを確実に繰り出すための押しつけローラ２０３、押しつけローラ２０３を繰り出しローラ２０１側に付勢する押しつけバネ２０４等から構成されている。

繰り出しローラ２０１のフイルムＦを繰り出す速度は、後述する巻き取り手段６０がフイルムを巻き取る速度とほぼ同一に設定されており、加速、一定速、減速からなる台形の速度曲線になるように、制御手段８０により制御される。

検査手段３０は、ハロゲンランプ等の照明装置３０１、照明装置３０１から出射されフイルムＦの表面から反射された光を受光するＣＣＤカメラ等からなる受光装置３０２、受光装置３０２にて受光された画像信号の画像処理や検査手段３０の制御等を行う検査制御手段３０３等から構成されている。

検査手段３０にてフイルムＦの表面に欠陥が検出された場合には、制御手段８０にその信号を送り、クロスカット手段５０にて対応箇所を切除したり、或いは、図示しないマーキング装置により対応箇所にマーキングを施すように構成することも可能である。

速度調整手段４０は、図の上下方向に移動可能なダンサーローラ４０１、ダンサーローラ４０１の上部に設けたループを形成するための固定ローラ４０２、４０３、フイルムに一定の張力を付与するための引っ張りバネ４０４、ダンサーローラ４０１の上下方向の位置を監視するための光電センサからなる下限検知センサ４０５、上限検知センサ４０６等から構成されている。

繰り出し手段２０によるフイルム繰り出し速度と巻き取り手段６０による巻き取り速度に差が生じた場合、例えば、フイルム繰り出し速度が巻き取り速度より早い場合、ダンサーローラ４０１は下降するが、下限検知センサ４０５がダンサーローラ４０１を検知すると、この検知信号に基づき制御手段８０により、繰り出しモータ２０２の回転数が僅かに下げられフイルム繰り出し速度と巻き取り速度との差が補正される。逆に、上限検知センサ４０６がダンサーローラ４０１を検知すると制御手段８０により繰り出しモータ２０２の回転数が僅かに上げられ速度差が補正される。このようにして、ダンサーローラ４０１が下限検知センサ４０５と上限検知センサ４０６との間を上下しながらフイルムＦは一定の張力を付与されながら搬送される。

クロスカット手段５０は、上下動する上刃５０１、固定の下刃５０２、カウンタ５０３を連結した計測ローラ５０４等から構成されている。

カウンタ５０３のカウンタ値があらかじめプリセットされた値になったとき、即ち、フイルムＦが巻き取り手段６０により所定長さ巻き取られたとき、上刃５０１、下刃５０２により切断される。

巻き取り手段６０は、巻き取り軸６０１、巻き取り軸６０１に回転を伝える回転数可変のサーボモータからなる巻き取りモータ６０２等から構成されている。

巻き取り手段６０の巻き取り速度は、前述したように、繰り出し手段２０によるフイルムＦを繰り出す速度とほぼ同一に設定されており、加速、一定速、減速からなる台形の速度曲線になるように、制御手段８０により制御される。

フイルムロール押さえ手段７０は、図に示すように、フイルムＦが巻き取り軸６０１に巻き付き始める位置の近傍に設けられたタッチローラ７０１、タッチローラ７０１を巻き取り軸６０１の方向に押圧する押圧バネ７０２等から構成されている。タッチローラ７０１は、巻き取り手段６０の巻き取り速度が一定速から減速するのに同期して、その外周面が巻き取られたフイルムロールＷＲの外周面と当接する位置に来るように配置されている。

次に、以上述べた構成のフイルム巻き取り装置１の動作について説明する。なお、本発明に関わる、フイルムロール押さえ手段７０の構成、動作の詳細については後述するものとする。

制御手段８０からの命令により、フイルムＦが繰り出し手段２０により繰り出され、あらかじめ決められた加速、一定速、減速の速度曲線に沿って巻き取り手段６０により巻き取りが行われる。

フイルムＦの巻き取りが始まると、検査手段３０によりフイルムＦの表面検査が行われ、更に、カウンタ５０３により巻き取られたフイルムＦの長さが計測され、カウンタ５０３のカウンタ値が所定に値になったとき、即ち、所定長さ巻き取られたとき、繰り出し手段２０及び巻き取り手段６０が前述した速度曲線に従って停止し、クロスカッタ５０が作動しフイルムＦを切断する。続いて、切断したフイルムＦの後続部分を巻き取り軸６０１にセットした後上記の動作を繰り返す。

なお、巻き取り動作中に、下限検知センサ４０５がダンサーローラ４０１を検知したときには繰り出し手段２０の繰り出し速度が僅かに下げられ、上限検知センサ４０６がダンサーローラを検知したときには繰り出し速度が僅かに上げられ、ダンサーローラ４０１が下限検知センサ４０５と上限検知センサ４０６との間を往復するように制御される。

また、タッチローラ７０１は、巻き取り手段６０が減速を開始するときに、巻き取られたフイルムロールの外周面に当接し、ダンサーローラ４０１や固定ローラ４０３、４０４の慣性により減速時に発生するフイルムの弛みに起因するフイルムロールＷＲの巻き皺や巻きずれを防止する。

次に、フイルムロール押さえ手段７０の構成、動作の詳細について図２を用いて説明する。

巻き取りモータ６０２の出力軸には、プーリ６０３、歯車６０４が固定されている。

歯車６０４には同一歯数の歯車６０５が噛み合っており、歯車６０５の回転軸上にプーリ６０６が固定されており、プーリ６０６の回転はタイミングベルト６０７により巻き取り軸６０１に固定したプーリ６０８に伝達される。

プーリ６０３の歯数はプーリ６０６と同一に設定されており、プーリ６０３の回転はタイミングベルト７０３を介してタッチローラ７０１の回転軸上に固定されたプーリ７０６に伝達される。なお、プーリ７０６の歯数もプーリ６０３の歯数と同一に設定されている。

このように、本実施の形態では、タッチローラ７０１は、巻き取り手段６０から分岐して駆動されているが、独立の駆動源から駆動するように構成することも可能である。

タイミングベルト７０３は、圧縮バネからなるテンションバネ７０５に付勢されたテンションローラ７０４により、図に示すようにタイミングベルトが互いに近づく方向に押圧されている。

タッチローラ７０１は、固定軸７０６に回動自在に設けたアーム７０７上に回転可能に支持されている。

７０８はストッパであり、フイルムＦの巻き取り速度が減速に転じたときに、フイルムロールＷＲの外周面にタッチローラ７０１が接触するようにアーム７０７の位置を規制している。

ここで、フイルムロールＷＲの外径をＤ１、タッチローラ７０１の外径をＤ２、プーリ６０８の歯数をＮ１、プーリ７０６の歯数をＮ２としたときに、Ｄ１／Ｄ２＝Ｎ１／Ｎ２となるように設定されている。

このように設定することにより、巻き取り速度が減速が転じたときのフイルムロールＷＲの周速度とタッチローラの周速度とが等しくなる。

なお、減速中においてもフイルムロールＷＲの外径は増加するため、タッチローラ７０１は退避する方向に移動するが、テンションローラ７０４によるタイミングベルト７０３に働く張力がタッチローラ７０１の押圧力に影響を与えないように、タッチローラ７０１の退避方向とプーリ６０３とプーリ７０６との中心を結ぶ線とは直交するように構成されている。

また、減速中のフイルムロールＷＲの外径の増加はフイルムの厚さが薄い場合、例えば、３００μｍ以下のような場合には僅かであり、押圧バネ７０２による押圧力の変化は少なく巻き取り品質への影響はほとんど無視することができる。

次に、図３を用いて巻き取り速度が一定速から減速に転じるときの、フイルムロールＷＲの張力の変化について説明する。なお、各手段、部材については既出の図面と同一参照符号を用いる。

図３（ａ）は、フイルムロールＷＲの巻き取り速度の変化を示す曲線であり、加速、一定速、減速の台形状をなしている。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に対応する巻き取り加速度を示す曲線である。

図３（ｃ）は、巻き取り軸６０１にフイルムを巻き取るときの巻き取り張力の変化を示している。

図２及び図３を用いて、フイルム押さえ手段７０の動作について説明すると、フイルムＦの巻き取りがスタートすると、巻き取り速度が所定時間加速された後一定速にて巻き取り動作が行われ、所定時間経過後減速に転じ、これに同期してタッチローラ７０１が巻き取りフイルムＷＲの外周面に押圧バネ７０２に付勢されて当接する。

以上述べたように、フイルムロール押さえ手段７０がない場合には、巻き取り速度が減速に転じると、テンションローラ４０１、固定ローラ４０２、４０３等の慣性のため、図３（ｃ）の矢印ｄで示すように巻き取り中のフイルムＦの進行方向の張力が発生し、巻き取りフイルムＷＲの巻き取り張力が大きく変化し、巻き取られたフイルム間に空気が混入して巻き皺や、巻きずれを起こしてしまう。

しかしながら、本実施の形態においては、減速に同期してタッチローラ７０１がフイルムロールＷＲに当接するため、テンションローラ４０１、固定ローラ４０２、４０３等の慣性によるフイルムＦの進行方向の張力が働いても、張力の影響を遮断し、かつ、巻き取られたフイルム間に空気が混入するのを防止して、巻き皺や、巻きずれを押さえることが可能になる。

また、減速領域では巻き取り速度とタッチローラ７０１の周速度とがほとんど等しく、かつ、通常の場合、減速は急速に行われ巻き取り速度が低下するため、フイルムＦの擦り傷の発生も押さえることができる。

一方、巻き取り速度が一定領域にある場合には、フイルムＦにはテンションローラ４０１により一定の張力が付与され、また、巻き取り速度が加速領域にある場合には、テンションローラ４０１による張力に、テンションローラ４０１、固定ローラ４０２、４０３等の慣性による張力が加わるため、フイルムＦが安定した張力の元で巻き取られ、巻き取られたフイルム間に空気の混入を防止し、巻き皺や、巻きずれを押さえることができる。

また、張力はテンションローラ４０１により与えられるため張力制御を安定して行うことが出来、かつ、巻き取り速度が加速、一定速の領域では、タッチローラ７０１がフイルムロールＷＲに接触していないため、フイルムＦに擦り傷を発生させることはない。

なお、本実施の形態では、減速開始時に、フイルムロールＷＲの周速度とタッチローラ７０１の周速度とが等しくなるように構成したが、フイルムロールＷＲの周速度に対してタッチローラ７０１の周速度を僅かに遅くすることにより、減速中でも巻き取られるフイルムに対してフイルム進行方向と逆方向の張力を与えることができ、減速中でもより安定して巻き取り動作を行うことができる。

この場合のタッチローラ７０１の周速度は、対称とするフイルムを用いて実験等によりフイルムに擦り傷を与えないかどうか観察しながら決定することが好ましい。

以下、実施例により本発明を更に詳細を説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

先ず、図４を用いてタッチローラの巻き取りフイルムへの接触タイミングの比較について説明する。

本実施例の実験は、図１に示す装置を用いて行ったが、実施例及び比較例の共通条件は以下の通りである。

・フイルム：幅１２７ｍｍ、厚さ４．５μｍのＰＥＴフイルム
・巻き取り長さ：１４０ｍ
・一定速になったときの巻き取り速度：４ｍ／ｓ
・減速時の加速度：４．９ｍ／ｓ²
・静止状態における張力：６Ｎ
・タッチローラ外径：２５ｍｍ
・タッチローラ材質：ウレタンゴム（硬度７０度、粗さ６．３Ｒａ）
・タッチローラ押圧力：０．４〜０．６Ｎ
上記条件にて実験を行い、巻き取られたフイルムを低速で巻き戻しながら目視にによる検査を行い図４に示す結果を得た。

ここで、「巻き皺」とはフイルムが弛み等により折り重なったり、或いは高い張力によりフイルムの一部が延伸されて筋目状態になったものを指し、「巻きずれ」とは巻き取られたフイルム間のずれが０．５ｍｍ以上のものであり、「擦り傷」とはフイルム表面が削り取られて、表面の光沢が変化した状態をいう。

図中の評価ランク、○、△、×は以下の通りである。

○：実用上問題となる不良が存在しない
△：不良が散見されて実用にはやや難がある
×：不良が多く実用には難がある
図に示すように、減速時にタッチローラを巻き取りフイルムに接触させることにより、巻き皺、巻きずれ、擦り傷の何れの発生もなかった。

次に、タッチローラの材質の影響を調べるため上記条件と同一条件で実験を行い図５に示す結果を得た。

図中、実施例−１は図４の実施例−１と同じである。

硬度は、実施例−１から実施例−５までは、ＪＩＳＫ６２５３のＡ硬度、実施例−６はビッカース硬度（ＨＶ）を表しいている。

また表面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１の算術平均粗さ（Ｒａ）を表している。

図に示すように、タッチローラの材質を変化させても、巻き皺、巻きずれ、擦り傷の何れの発生もなく、この結果より種々の材質からタッチローラを選定することが可能である。

フイルム巻き取り装置の概略構成図。 フイルムロール押さえ手段の詳細構成図。 巻き取り速度曲線、巻き取り加速度曲線、張力の変化を示す状態図。 タッチローラの接触タイミングの違いによる評価結果を示す比較図。 タッチローラの材質の違いによる評価結果を示す比較図。

符号の説明

１ フイルム巻き取り装置
１０ 元巻き保持手段
２０ 繰り出し手段
３０ 検査手段
４０ 速度調整手段
５０ クロスカット手段
６０ 巻き取り手段
７０ フイルムロール押さえ手段
８０ 制御手段
１０１ 元巻軸
２０１ 繰り出しローラ
３０１ 照明装置
３０２ 受光装置
４０１ ダンサーローラ
５０３ 計測ローラ
６０１ 巻き取り軸
６０２ 巻き取りモータ
７０１ タッチローラ
７０２ 押圧バネ
ＷＲ 巻き取りフイルム

Claims (4)

1. フイルムを巻き取ってフイルムロールにするに際し、巻き取り速度が所定の速度から減速するのに同期して、減速に転じるときの巻き取り速度に等しいか僅かに小さい周速度を有するタッチローラを前記フイルムロールに所定の圧力で当接させフイルムを巻き取ることを特徴とするフイルム巻き取り方法。
2. フイルムを巻き取ってフイルムロールとする巻き取り手段と、巻き取り速度が所定の速度から減速するのに同期して前記フイルムロールの外周面に所定の圧力で当接し、減速に転じるときの巻き取り速度に等しいか僅かに小さい周速度を有し、前記フイルムロールの外径の増加に応じて退避可能なタッチローラとを備えたことを特徴とするフイルム巻き取り装置。
3. 前記タッチローラは、前記巻き取り手段より分岐駆動されることを特徴とする請求項２に記載のフイルム巻き取り装置。
4. 前記タッチローラは、押圧バネにて押圧され前記フイルムロールの外周面に当接することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のフイルム巻き取り装置。

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