JP4040540B2 - 塗工シート裁断方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗工シート裁断方法に関し、詳しくは、対向する円板状の裁断刃の間に塗工シートを通してこの塗工シートを裁断する塗工シート裁断方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、紙、フィルム、あるいは樹脂被覆紙等のシート状の支持体に、シリカ微粒子等を樹脂バインダーで結合した塗工層を積層してなる塗工シートが知られている。上記塗工シートは、連続搬送される長尺の支持体上に塗工層を形成するための塗工液を塗布し乾燥させてロール状に巻き取った原反として製作された後、このロール状の原反から引き出されて搬送されつつ搬送方向に沿って裁断されたり、搬送方向と直交する方向に切断されたりして所望の大きさに切り出され情報記録紙等として製品化されている。上記搬送方向の裁断には一般にシャーカット方式が用いられており、このシャーカット方式では、鋭利な刃先角を有する円板状の裁断上刃と、刃先角が直角に近い円板状の裁断下刃との間に上記搬送される塗工シートを通しつつ、裁断上刃と裁断下刃とを回転させてこの塗工シートを裁断している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２６００７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、様々な態様での塗工シートの製作の要求に伴い上記塗工層にも種々の材質が使用されるようになると、上記ロール状の塗工シートを引き出して搬送方向に裁断する際の適切な裁断条件の設定が難しくなり、この裁断条件が不適切であると裁断された切り口近傍の塗工層にひび割れやキズが生じるという問題がある。特に塗工層が硬く脆弱である場合には上記ひび割れやキズが顕著に現れる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、塗工シートを裁断する際の塗工層におけるひび割れやキズの発生を抑制し、これにより、裁断品質の低下を防ぐことができる塗工シート裁断方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の塗工シート裁断方法は、円板状の裁断下刃とこの裁断下刃の刃先角より小さな刃先角を有しこの裁断下刃に対向する円板状の裁断上刃とを、両刃の回転軸線が平行となるように、かつこれらの回転軸線が延びる方向において両刃の一部分が互いに重なるように配置し、前記両刃を回転させつつ、塗工層を有する塗工シートのこの塗工層の側とは反対側の面を裁断下刃の外周に接触させながらこの塗工シートを前記両刃の間へ通して前記回転軸線と直交する搬送方向に搬送し、この塗工シートを搬送方向に裁断する塗工シート裁断方法であって、塗工シートを裁断する際に、塗工シート中の裁断下刃の外周に接触する接触領域から外れた、この塗工シートの搬送方向上流側の領域に、塗工シートと裁断上刃との接触開始位置を位置させるようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の塗工シート裁断装置は、円板状の裁断下刃と、この裁断下刃の刃先角より小さな刃先角を有しこの裁断下刃に対向する円板状の裁断上刃であって、裁断下刃の回転軸線に平行な回転軸線を有し、かつ該回転軸線が延びる方向において裁断下刃の一部分とこの裁断上刃の一部分とが互いに重なるように配置した裁断上刃とを備え、両刃を回転させつつ、塗工層を有する塗工シートのこの塗工層の側とは反対側の面を裁断下刃の外周に接触させながらこの塗工シートを両刃の間へ通して前記回転軸線と直交する搬送方向に搬送し、該塗工シートを前記搬送方向に裁断する塗工シート裁断装置であって、塗工シート中の裁断下刃の外周に接触する接触領域から外れた、この塗工シートの搬送方向上流側の領域に、塗工シートと裁断上刃との接触開始位置が位置することを特徴とするものである。
【０００８】
前記塗工シートは、例えば、炭酸カルシウム、アルミナ水和物、あるいはシリカ等の無機材料を主成分とする微粒子を樹脂バインダ等で結合して形成した塗工層を、紙、フィルム、樹脂被覆紙等の支持体上に積層したものとすることができる。
【０００９】
前記塗工シートは、インクジェット用の記録紙とすることができる。なお、このインクジェット用の記録紙は、シリカ等を主成分とする微粒子をポリビニルアルコール等からなる樹脂バインダで結合して形成した塗工層を、紙、フィルム、樹脂被覆紙等の支持体上に積層したものである。
【００１０】
前記「塗工シートと裁断上刃との接触開始位置」とは、塗工シートが裁断される際にこの塗工シートと裁断上刃とが接触する位置のうちの、上記搬送方向の最も上流側の位置を意味するものである。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の塗工シート裁断方法および装置によれば、塗工層を有する塗工シートを裁断する際に、この塗工シート中の裁断下刃の外周に接触する接触領域から外れた、この塗工シートの搬送方向上流側の領域に、塗工シートと裁断上刃との接触開始位置を位置させるようにしたので、上記塗工シートを裁断上刃と裁断下刃との間へ通して裁断する前に、裁断上刃のみによって塗工層に切り込みを入れることができる。これにより、塗工シートの裁断において、塗工層にひび割れやキズを生ぜしめるような大きな応力の発生を抑制することができ、裁断品質の低下を防ぐことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の塗工シート裁断方法を実施するための塗工シート裁断装置の概略構成を示す側面図、図２は裁断下刃と裁断上刃との位置関係を一部断面で示した拡大正面図、図３は図２の３−３断面を示す図である。
【００１３】
図示の塗工シート裁断装置は、円板状の裁断下刃１０、裁断下刃１０を回転させる下刃回転モータ１５、裁断下刃１０に対向する円板状の裁断上刃２０、裁断上刃２０を回転させる上刃回転モータ２５、および長尺の塗工シート３０を搬送する搬送部４０を備えている。
【００１４】
塗工シート３０は、図２および図３に示すように、シリカを主成分とする微粒子をポリビニルアルコール等からなる樹脂バインダで結合した塗工層３１を樹脂被覆紙等からなる支持体３２上に積層してなり、この塗工シート３０がロール状に巻かれた原反であるシートロール３５から供給される。また、上記塗工シート３０はインクジェット用の記録紙であり、上記支持体３２には、上記樹脂被覆紙の他、紙、あるいはフィルム等を採用することができ、上記塗工層３１は支持体３２より硬くて脆弱である。
【００１５】
図２および図３に示すように、裁断下刃１０と裁断上刃２０とは、裁断下刃１０の回転軸線Ｃ１と裁断上刃２０の回転軸線Ｃ２とが平行となるように、かつ上記回転軸線Ｃ１および回転軸線Ｃ２が延びる方向に裁断下刃１０と裁断上刃２０の一部分とが互いに重なるように、すなわち、回転軸線Ｃ１、Ｃ２が延びる方向から見たときに裁断下刃１０の一部分と裁断上刃２０の一部分とが互いに重なるように配置されており、裁断上刃２０の刃先角θ２は裁断下刃１０の刃先角θ１より小さい。
【００１６】
なお、裁断下刃１０は、下刃回転モータ１５の回転軸に連結されている下刃軸１６の外周に嵌合し、この下刃軸１６の外周に嵌合する下刃スペーサ１７Ａと下刃スペーサ１７Ｂとの間に挟まれてこの下刃軸１６と一体的に回転する。
【００１７】
なお、下刃スペーサ１７Ｂの角部１７ＫにおけるＲ形状の半径は１．５ｍｍである（面取Ｒ＝１．５ｍｍ）。
【００１８】
また、裁断上刃２０は、上刃回転モータ２５の回転軸に連結されている上刃軸２６の外周に嵌合し、この上刃軸２６の外周に嵌合する上刃スペーサ２７Ａと上刃スペーサ２７Ｂとの間に挟まれてこの上刃軸２６と一体的に回転する。
【００１９】
搬送部４０は、回転軸上にシートロール３５を回転可能に保持するロール保持軸４１と、ロール保持軸４１に保持されたシートロール３５から塗工シート３０を引き出すシート引出ローラ部４４と、ロール保持軸４１からシート引出ローラ部４４までの塗工シート３０の搬送経路に配置され塗工シート３０の搬送方向を変更したり塗工シート３０が受ける搬送方向への引張力（テンション）を適切に保ったりするパスロール４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、およびパスロール４３Ａ，４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄと、シート引出ローラ部４４によって引き出されて裁断下刃１０と裁断上刃２０との間を通って裁断された塗工シート３０をシート切断部５０に供給するシート切断供給ローラ部４６と、シート引出ローラ部４４とシート切断供給ローラ部４６の間に配置され塗工シート３０の搬送方向を変更したり塗工シート３０が受ける搬送方向への引張力（テンション）を適切に保ったりするパスロール４５Ａ，４５Ｂ、４５Ｃとを有している。
【００２０】
なお、塗工シート３０が裁断下刃１０と裁断上刃２０との間を通って裁断される位置は、パスロール４３Ｄとシート引出ローラ部４４との間の搬送経路中であり、上記パスロール４３Ｄと裁断下刃１０と裁断上刃２０との位置関係に基づいて後述する接触開始位置が定まり、シート引出ローラ部４４とパスロール４３Ｄと裁断下刃１０との位置関係に基づいて後述する接触領域が定まる。
【００２１】
シート引出ローラ部４４は、回転する２つのローラ４４Ａ、４４Ｂの間に塗工シート３０を挟んでこの塗工シート３０をシートロール３５から引き出し搬送する。また、シート切断供給ローラ部４６は、シート切断部５０による塗工シート３０の所定の切断が実施されるように、間欠回転する２つのローラ４６Ａ、４６Ｂの間に塗工シート３０を通してこの塗工シート３０をシート切断部５０に供給する。
【００２２】
なお、上記搬送部４０は、塗工シート３０の塗工層３１の側とは反対側の面である支持体３２の側の面を裁断下刃１０の外周１２に接触させながら、塗工シート３０を上記裁断下刃１０と裁断上刃２０との間へ通して上記回転軸線Ｃ１と直交する搬送方向Ｈに搬送する。また、シート切断部５０は、シート切断供給ローラ部４６を通して供給された塗工シート３０を、この塗工シート３０が搬送される方向と直交する方向に切断する。
【００２３】
次に、塗工シート裁断装置による塗工シート３０の裁断について詳しく説明する。
【００２４】
塗工シート３０は、シート引出ローラ部４４の２つの搬送ローラ４４Ａ、４４Ｂの間に挟まれてシートロール３５から引き出され搬送される。この塗工シート３０は、上記パスロール４２Ａからパスロール４３Ｄを経由し、下刃回転モータ１５の駆動により回転する裁断下刃１０と上刃回転モータ２５の駆動により回転する裁断上刃２０との間を通って上記搬送方向（図中矢印Ｈ方向）に裁断される。
【００２５】
図３に示すように、この塗工シート裁断装置は、塗工シート３０を裁断する際に、塗工シート３０が裁断下刃１０の外周１２に接触する接触領域Ｒ１から外れた、この塗工シート３０の搬送方向上流側の非接触領域Ｑ１に、塗工シート３０と裁断上刃２０との接触開始位置Ｐ１を位置させるようにしてこの塗工シート３０を裁断する。
【００２６】
なお、接触領域Ｒ１は、塗工シート３０の裁断下刃１０への接触が始まる下刃巻込開始位置Ｅ１から塗工シート３０の裁断下刃１０への接触が終わる下刃巻込終了位置Ｆ１までの領域であり、接触開始位置Ｐ１は、塗工シート３０と裁断上刃２０とが接触する領域のうちの、上記搬送方向の最も上流側に位置する。裁断下刃１０の回転軸線Ｃ１および下刃巻込開始位置Ｅ１を通る直線と搬送方向上流側に延びる塗工シート３０との成す角度は９０度となり、上記回転軸線Ｃ１および下刃巻込終了位置Ｆ１を通る直線と搬送方向下流側に延びる塗工シート３０との成す角度も９０度となる。
【００２７】
上記裁断下刃１０と裁断上刃２０との間を通って搬送方向に裁断された塗工シート３０は、シート引出ローラ部４４を通って、上記パスロール４５Ａからパスロール４５Ｃを経由し、シート切断供給ローラ部４６の２つの搬送ローラ４６Ａ、４６Ｂの間を通ってシート切断部５０に供給される。そして、シート切断部５０が、上記供給された塗工シート３０を上記搬送方向と直交する方向に切断する。
【００２８】
以下、上記接触領域Ｒ１に対する接触開始位置Ｐ１の位置と、裁断下刃１０と裁断上刃２０との間を通って裁断された塗工シート３０の裁断品質との関係について検討した裁断実験について説明する。図４は裁断下刃と裁断上刃の寸法および上記両刃の位置関係の詳細を示す断面図、図５は接触開始位置が接触領域から外れている状態を示す断面図、図６は接触開始位置が接触領域に近づいた状態を示す断面図、図７は接触開始位置が接触領域内に位置した状態を示す断面図である。なお、上記図４から図７の各断面図は、上記各状態における塗工シートと裁断下刃と裁断上刃との位置関係を図３と同様の断面において図３と同様の方向から見た図である。
【００２９】
なお、図４に示すように、ここでは裁断下刃１０の外径Ｄ１を１１０ｍｍ、裁断上刃の外径Ｄ２を１３８ｍｍ、裁断下刃１０の一部分と裁断上刃２０の一部分とが互いに重なるオーバーラップ量Ｗを１ｍｍとしている。また、回転軸線方向から見た側面において（すなわち図４において）、裁断上刃２０と裁断下刃１０とが回転軸線方向に重なる上記搬送方向の最も上流側の位置Ｊおよび裁断下刃１０の回転軸線Ｃ１を通る直線Ｍと、回転軸線Ｃ１および回転軸線Ｃ２を通る直線Ｎとの成す上下刃交差開始角度Ｋの値は約８．２度である。なお、上記オーバーラップ量Ｗは、上記回転軸線方向から見たときに、上記両刃それぞれの回転軸線Ｃ１、Ｃ２を通る線上における上記両刃の重なり長さを意味するものである。
【００３０】
また、図５に示すように、回転軸線Ｃ１および回転軸線Ｃ２を通る直線と、回転軸線Ｃ１および下刃巻込開始位置Ｅ１を通る直線との成す角度を下刃巻込開始角度αとする。
【００３１】
塗工シート３０の厚さが裁断下刃１０の径に対して十分に小さいときには、上記接触開始位置Ｐ１が接触領域Ｒ１から外れる条件は、下刃巻込開始角度α＜上下刃交差開始角度Ｋの条件式で示すことができる。すなわち、下刃巻込開始位置Ｅ１と上記接触開始位置Ｐ１とが一致したときに、下刃巻込開始角度αの値と上下刃交差開始角度Ｋの値とが等しくなるので、下刃巻込開始角度α＜上下刃交差開始角度Ｋの条件式が満たされる状態においては接触開始位置Ｐ１が非接触領域Ｑ１に含まれる（すなわち、接触領域Ｒ１から外れる）。ここで、塗工シートの厚さは裁断下刃の径に対して十分に小さいので（裁断下刃の径１１０ｍｍに対して塗工シートの厚さは０．３ｍｍ程度なので）、以下の説明においては、上記条件式「下刃巻込開始角度α＜上下刃交差開始角度Ｋ」を接触開始位置Ｐ１が接触領域Ｒ１から外れる条件式とする。また、上記設定において下刃巻込開始角度αを変更して裁断品質を検討した結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】

まず始めに、接触開始位置Ｐ１が接触領域Ｒ１から外れている場合（α＜８．２度）について説明する。
【００３３】
下刃巻込開始角度αの値が５．０度、７．０度のときは、図５に示すように、下刃巻込開始角度αより上下刃交差開始角度Ｋの方が大きく（下刃巻込開始角度α＜上下刃交差開始角度Ｋ）、表１に示すように裁断された塗工シート３０の塗工層３１のひび割れやキズに関する品質、すなわち裁断品質は非常に良好であった。すなわち、塗工シートが裁断される際に、塗工シート３０が両刃の間に挟まれる前に裁断上刃２０のみによって塗工層３１に切り込みを入れることができ、塗工層３１にひび割れやキズを生じさせるような大きな応力を発生させることなく裁断が行われた。
【００３４】
上記下刃巻込開始角度αの値が８．０度のときには、依然、下刃巻込開始角度αより上下刃交差開始角度Ｋの方が大きいが（下刃巻込開始角度α＜上下刃交差開始角度Ｋ）、図６に示すように、下刃巻込開始角度αの値（８．０度）が上下刃交差開始角度Ｋの値（８．２度）にかなり近づく。このような場合であっても、上記ひび割れやキズに関する品質の低下は少なく、表１に示すように裁断品質は良好であった。
【００３５】
次に、下刃巻込開始角度αの値が９．０度、１１．０度のときは、接触開始位置Ｐ１が接触領域Ｒ１に含まれるようになり、下刃巻込開始角度αの値が上下刃交差開始角度Ｋの角度の値（８．２度）を越えて、図７に示すように下刃巻込開始角度αの値より上下刃交差開始角度Ｋの値の方が小さくなる（下刃巻込開始角度α＞上下刃交差開始角度Ｋ）。このような場合には、表１に示すように塗工層にひび割れ、およびキズが多数発生し裁断品質が低下した。すなわち、裁断上刃２０による塗工層３１への切り込みが実施されることなく塗工シート３０が両刃の間に挟まれて裁断されるので、塗工層３１中に、この塗工層３１にひび割れやキズを生じさせる大きな応力が発生する。
【００３６】
上記実施の形態においては、塗工シートをインクジェット用の記録紙としたが、このような場合に限らず、炭酸カルシウム、アルミナ水和物、あるいはシリカ等の無機材料を主成分とする微粒子を樹脂バインダ等で結合した塗工層を、紙、フィルム、あるいは樹脂被覆紙等の支持体上に積層して形成した塗工シートであれば上記と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
なお、上記裁断実験においては、塗工層の厚さを０．０１ｍｍから０．１ｍｍまで変更し、この塗工層の厚さを含めた塗工シートの厚さを０．１ｍｍから０．５ｍｍまで変更して行ったが、塗工層の厚さおよび塗工シートの厚さのみを変更したいずれの場合においても裁断品質に変化はなかった。
【００３８】
また、本発明の塗工シート裁断装置が裁断対象とする塗工シートの厚さは、０．０１ｍｍ以上、かつ０．１ｍｍ以下であることが望ましく、０．０２ｍｍ以上、かつ０．０５ｍｍ以下であることがさらに望ましい。
【００３９】
また、裁断上刃の径、裁断下刃の径、搬送速度等の裁断条件を変更したり、塗工シートおよび塗工層の厚さを変更しても裁断品質の変化は少なく、上記接触領域から外れた領域に、上記接触開始位置を位置させるか否かが上記裁断品質の良否を決める主要因の１つとなっていることは別途確認されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗工シート裁断方法を実施するための塗工シート裁断装置の概略構成を示す側面図
【図２】裁断下刃と裁断上刃と塗工シートとの位置関係を一部断面で示した拡大正面図
【図３】図２の３−３断面を示す図
【図４】裁断下刃と裁断上刃の寸法および上記両刃の位置関係の詳細を示す断面図
【図５】接触開始位置が接触領域から外れている状態を示す断面図
【図６】接触開始位置が接触領域に近づいた状態を示す断面図
【図７】接触開始位置が接触領域内に位置した状態を示す断面図
【符号の説明】
１０ 裁断下刃
２０ 裁断上刃
３０ 塗工シート
３１ 塗工層
４０ 搬送部
Ｃ１ 裁断上刃の回転軸線
Ｃ２ 裁断上刃の回転軸線
θ１ 裁断下刃の刃先角
θ２ 裁断上刃の刃先角

Claims (4)

1. 円板状の裁断下刃と該裁断下刃の刃先角より小さな刃先角を有しこの裁断下刃に対向する円板状の裁断上刃とを、両刃の回転軸線が平行となるように、かつ該回転軸線が延びる方向において前記両刃の一部分が互いに重なるように配置し、
   前記両刃を回転させつつ、無機材料を主成分とする微粒子を樹脂バインダで結合して形成した塗工層を有する塗工シートの前記塗工層の側とは反対側の面を前記裁断下刃の外周に接触させ前記外周に倣うように湾曲させながら該塗工シートを前記両刃の間へ通して前記回転軸線と直交する搬送方向に搬送し、該塗工シートを前記搬送方向に裁断する塗工シート裁断方法であって、
   前記塗工シートを裁断する際に、該塗工シート中の前記裁断下刃の前記外周に接触する接触領域から外れた、この塗工シートの搬送方向上流側の領域に、前記塗工シートと前記裁断上刃との接触開始位置を位置させるようにしたことを特徴とする塗工シート裁断方法。
2. 前記塗工シートがインクジェット用の記録紙であることを特徴とする請求項１記載の塗工シート裁断方法。
3. 円板状の裁断下刃と、
   該裁断下刃の刃先角より小さな刃先角を有しこの裁断下刃に対向する円板状の裁断上刃であって、前記裁断下刃の回転軸線に平行な回転軸線を有し、かつ該回転軸線が延びる方向において前記裁断下刃の一部分と該裁断上刃の一部分とが互いに重なるように配置した裁断上刃とを備え、
   前記両刃を回転させつつ、無機材料を主成分とする微粒子を樹脂バインダで結合して形成した塗工層を有する塗工シートの前記塗工層の側とは反対側の面を前記裁断下刃の外周に接触させ前記外周に倣うように湾曲させながら該塗工シートを前記両刃の間へ通して前記回転軸線と直交する搬送方向に搬送し、該塗工シートを前記搬送方向に裁断する塗工シート裁断装置であって、
   前記塗工シート中の前記裁断下刃の前記外周に接触する接触領域から外れた、この塗工シートの搬送方向上流側の領域に、前記塗工シートと前記裁断上刃との接触開始位置が位置することを特徴とする塗工シート裁断装置。
4. 前記塗工シートがインクジェット用の記録紙であることを特徴とする請求項３記載の塗工シート裁断装置。

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