JP4320044B2 - フレキシブルダイ - Google Patents

Description

本発明は、例えば紙シートやプラスチックシート（フィルム）などのシート材（加工対象シート）のエンボス加工に用いられるフレキシブルダイ（シート状刃板）に関する。

従来、打抜加工やハーフカットなどの加工を行う方法としては、ベニヤ板等のダイボードに、打抜パターンに応じた溝切加工を行い、その加工した溝に帯状の刃（トムソン刃）を嵌め込んだダイを作製し、このダイをプレス加工機などに装着して紙シートやプラスチックシート等の打抜加工やハーフカットを行うという方法が採られている。

最近では、フレキシブルベース（強磁性体）の片面に、カッティングラインの形状に応じたパターンの押切刃を有するフレキシブルダイを作製し、このフレキシブルダイを、図１２に示すようなロータリ加工装置３００のマグネットローラ３０１に巻き付けて、紙シートやプラスチックシートなどの打抜加工やハーフカットを行うという方法も採用されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。なお、マグネットローラ３０１には、フレキシブルダイを安定して磁気吸着させるために、外周面に多数の永久磁石が埋め込み配置されている。

また、紙シートやプラスチックシート（フィルム）などのシート材の表面にエンボスを加工する方法においても、フレキシブルベース（強磁性体）の片面に、所定パターンのエンボス加工用凹凸を有するフレキシブルダイを作製し、このフレキシブルダイを同様にロータリ加工装置３００のマグネットローラ３０１に巻き付けてプラスチックシートなどの表面にエンボス加工を行うという方法が採用されている。なお、エンボス加工を行うフレキシブルダイとしては、フレキシブルベースの表面に所定パターンの加工用凸部を形成したフレキシブルダイ、または、フレキシブルベースの表面に所定パターンの加工用凹部を形成したフレキシブルダイ、あるいは、それら加工用凸部と加工用凹部とを組み合わせたフレキシブルダイなどがあるが、通常、面状のパターンに形成された加工用凸部を備えたフレキシブルダイが用いられている。

そして、以上のようなフレキシブルダイは機械加工やエッチングにて製作されており、エッチングにより製作されたものは一般にエッチングダイと呼ばれている。
特開２０００−１９０２８４号公報 特開２００２−２２１２２０号公報

ところで、上記した面状のパターンに形成された加工用凸部を備えたフレキシブルダイにおいては、フレキシブルダイのマグネットローラへの巻き付け性が悪くなり、フレキシブルベースの一部がマグネットローラの外周面から浮くという「ベースの浮き」が生じることがある。

例えば、図１３、図１４に示すような加工パターンＰのエンボス加工用凸部４０３がフレキシブルベース４０２の表面に形成されたフレキシブルダイ４０１では、エンボス加工用凸部４０３の形成部分の剛性（ローラ巻き付け方向Ｒの曲げ剛性）が高くて曲がり難くなる。このため、図１５に示すように、フレキシブルダイ４０１をマグネットローラ３０１に巻き付ける際に、エンボス加工用凸部４０３の加工パターンＰとＰとの間に「ベースの浮き」が生じてしまい、正確なエンボス加工を行うことができなくなる。

また、対向配置される一対の円筒状のローラにフレキシブルダイをそれぞれ巻き付けて、これら一対のローラ間に加工対象シートを通過させてエンボス加工を行うエンボス加工装置も従来から提供されている。このエンボス加工装置に使用されるフレキシブルダイにおいても、フレキシブルベースに形成されているエンボス加工用凸部が面状に形成されているために、エンボス加工用凸部４０３の加工パターンＰとＰとの間に「ベースの浮き」が生じてしまい、正確なエンボス加工を行うことができなくなるといった問題が生じていた。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、マグネットローラなどの円筒状のローラに「ベースの浮き」のない状態で巻き付けることが可能なフレキシブルダイの提供を目的とする。

本発明は、一方の面にエンボス加工用凸部が形成された一対のフレキシブルベースを、対向配置される一対の円筒状のローラにそれぞれ巻き付け、これら一対のローラ間に加工対象シートを通過させてエンボス加工を行うエンボス加工装置に使用されるフレキシブルダイであって、 前記一対のフレキシブルベースは、互いに雌雄嵌合する雌側フレキシブルベースと雄側フレキシブルベースとから構成され、前記雌側フレキシブルベースにはエンボス加工を行う加工パターンの輪郭に対応する線状の凸部が形成されており、雄側フレキシブルベースには雌側フレキシブルベースの線状の凸部にて囲われる領域内に、当該線状の凸部の内周面に対し間隔をあけて嵌まり合う凸部が形成されているとともに、この凸部にはこの凸部が線状になるような大きさの凹部が形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、雌側フレキシブルベースに形成されたエンボス加工用凸部が、エンボス加工を施す加工パターンの輪郭に対応する線状の凸部で形成されているので、エンボス加工用凸部の形成部分の剛性（ローラ巻き付け方向Ｒの曲げ剛性）が面状のパターンに形成された加工用凸部よりも極めて低くなるため、曲がり易くなる。したがって、フレキシブルダイをローラに「ベースの浮き」のない状態で装着することが可能になり、精度の高いエンボス加工を行うことができる。

また、雄側フレキシブルベースには、雌側フレキシブルベースの線状の凸部にて囲われる領域内に、当該線状の凸部の内周面に対し間隔をあけて嵌まり合う凸部が形成されているとともに、この凸部には凹部が形成されているので、雄側フレキシブルベースに形成されたエンボス加工用凸部も、線状に形成されている。したがって、エンボス加工用凸部の形成部分の剛性（ローラ巻き付け方向Ｒの曲げ剛性）が面状のパターンに形成された加工用凸部よりも極めて低くなるため、曲がり易くなる。したがって、フレキシブルダイをローラに「ベースの浮き」のない状態で装着することが可能になり、精度の高いエンボス加工を行うことができる。しかも、凸部が一方のフレキシブルベースに形成された線状の凸部が形成されている領域に間隔をあけて嵌まり合うように形成されているので、一方のフレキシブルベースとこの他方のフレキシブルベースとが互いに嵌まり合うことにより、精度が高く明りょうなエンボス加工を行うことができる。

本発明は、上記構成のフレキシブルダイにおいて、前記フレキシブルベースのエンボス加工用凸部が形成された面の裏面には、少なくとも前記エンボス加工用凸部が形成されている領域の裏側に相当する部分に凹条が形成されていることを特徴としている。

本発明において、フレキシブルベースの他方の面（裏面）に形成する凹条は１条であってもよい。また、フレキシブルベースの他方の面（裏面）に、複数の凹条をフレキシブルダイのローラへの巻き付け方向に沿って所定のピッチで形成しておいてもよい。なお、複数の凹条を形成する場合、フレキシブルベースの他方の面（裏面）のほぼ全域にわたって形成しておいてもよい。また、凹条は、ローラ巻き付け方向Ｒと交差する方向、特にローラ巻き付け方向Ｒと直交する方向に沿って延びるように形成しておくのが望ましい。

この発明によれば、フレキシブルベースの他方の面（エンボス加工用凸部の形成面の裏側面）に、複数の凹条（もしくは１条の凹条）を形成しているので、その凹条形成部の曲げ剛性が弱くなり、エンボス加工用凸部の形成部分が曲がり易くなる。従って、押切刃やエンボス加工用凸部が部分的に集中するようなパターンや、ローラ巻き付け方向に沿って延びるエンボス加工用凸部が多く存在するパターンであっても、それらエンボス加工用凸部の裏面側に複数の凹条（もしくは１条の凹条）を形成しておくことで、フレキシブルダイをローラに巻き付けるときに、エンボス加工用凸部の形成部分がローラの外周面に沿って曲がり易くなるので、フレキシブルダイをローラに「ベースの浮き」のない状態で装着することが可能になる。

なお、本発明は、マグネットローラに装着して使用されるフレキシブルダイのほか、マグネット（永久磁石）を備えていないローラに装着されるフレキシブルダイにも適用することができる。

本発明のフレキシブルダイによれば、当該フレキシブルダイをマグネットローラなどの円筒状ローラに「ベースの浮き」のない状態で巻き付けることが可能になり、エンボス加工を正確に行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明のフレキシブルダイの一例を示す正面図である。図２はそのフレキシブルダイの要部縦断面図である。

この例のフレキシブルダイ１は、一方の面にエンボス加工用凸部が形成され、互いに雌雄嵌合する雌側フレキシブルベース２ａと、雄側フレキシブルベース２ｂとを対向配置される一対の円筒状のローラ３０１ａ、３０１ｂにそれぞれ巻き付けて使用されるものである。このうち、雌側フレキシブルベース２ａにはエンボス加工を施す加工パターンＰの輪郭に対応する線状の凸部３ａが形成されており、雄側フレキシブルベース２ｂには当該線状の凸部３ａにて囲われる領域内に、当該線状の凸部３ａの内周面に対し間隔をあけて嵌まり合う凸部３ｂが形成されているとともに、この凸部３ｂには凹部３０が形成されている（図３参照）。

本実施の形態において、加工パターンＰは、ハート形の形状となっている。加工パターンＰ・・Ｐは、フレキシブルダイ１のマグネットローラ３０１への巻き付け方向Ｒ（以下、ローラ巻き付け方向Ｒともいう）と直交する方向及びローラ巻き付け方向Ｒに沿う方向の各方向にそれぞれ複数配置されている。

以上の構造のフレキシブルベース２は、図４、図５に示すようにロータリ加工装置のロータリマグネット３０１（３０１ａ，３０１ｂ）に巻き付けて使用される。

すなわち、雌側フレキシブルベース２ａ、雄側フレキシブルベース２ｂは、対向配置される一対の円筒状のローラ３０１ａ、３０１ｂにそれぞれ巻き付けられており、これら一対のローラ間３０１ａ、３０１ｂに加工対象シートＳを通過させ、雌側フレキシブルベース２ａのエンボス加工用凸部３ａと、雄側フレキシブルベース２ｂのエンボス加工用凸部３ｂとがシートＳを挟んで雌雄嵌合し、シートＳが圧接されることによりエンボス加工が行われる（図５、図６参照）。

この場合において、シートＳはエンボス加工用凸部３ａ、３ｂ間に挟まれ圧接されることにより延伸されるとともに、図６に示すように、雄フレキシブルベース２ｂのエンボス加工用凸部３ｂにおいてシートＳが延伸された状態でこの凸部３ｂ間にわたって（すなわち、凹部３０に）架け渡される。

なお、本実施形態では、雄側フレキシブルベース２ｂのエンボス加工用凸部３ｂの凹部３０は開口した空間とされているが、この凹部３０にスポンジ材やゴム部材などを埋設してもよい。

ここで、雌雄嵌合するエンボス加工用凸部３ａ、３ｂの間のクリアランスｃ、すなわち、雌側フレキシブルベース２ａの凸部３ａの内周面に対する雄側フレキシブルベース２ｂの凸部３ｂの外周面の間隔は、加工対象シートＳの厚さの２０％から２００％の範囲に設定されていることが好ましい。

このクリアランスｃの設定範囲は、以下のような実験結果に基づいており、シートＳの材質・厚さなどを考慮して適宜決定される。

例えば、クラフト紙で形成された厚さ０．１２ｍｍのシートＳで実験した結果、クリアランスｃが当該紙厚の４０％の厚さ（約０．０５ｍｍ）よりも小さい場合はシートＳが破断してしまい、一方、クリアランスｃが当該紙厚の２００％の厚さ（０．２４ｍｍ）よりも大きい場合は明りょうなエンボス加工を行うことができなくなった。また、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）で形成された厚さ０．１ｍｍのフィルム状シートＳで実験した結果、クリアランスｃが当該シート厚の２０％の厚さ（約０．０２ｍｍ）よりも小さい場合はシートＳが破断してしまい、一方、クリアランスｃが当該シート厚の２００％の厚さ（０．２ｍｍ）よりも大きい場合は明りょうなエンボス加工を行うことができなくなった。

一方、雌雄嵌合した状態におけるエンボス加工用凸部３ａ、３ｂの上端縁同士の高低差（段差）ｈは、シートＳの材質・厚さ、および上記したクリアランスｃなどを考慮して任意に決定される。

なお、本発明で使用されるシートＳは、紙、プラスチックシートなどの樹脂製シートをはじめ、裏面に剥離紙が貼着されたラベルなど種々のシートが使用できるものである。

また、フレキシブルベース２（２ａ，２ｂ）の他方の面（エンボス加工用凸部３ａ、３ｂの形成面とは反対側の面（裏面））の少なくともエンボス加工用凸部３ａ，３ｂが形成されている領域の裏側に相当する部分に、ローラ巻き付け方向Ｒと直交する方向に沿って延びる複数のスリット状の凹条４・・４を、ローラ巻き付け方向Ｒに沿って所定のピッチで形成してもよい（図７、図８参照）。この場合、凹部群の形成部の曲げ剛性が弱くなり、エンボス加工用凸部の形成部分が曲がり易くなる。したがって、フレキシブルダイをローラに巻き付けるときに、エンボス加工用凸部の形成部分がローラに外周面に沿ってより一層曲がり易くなるので、フレキシブルダイをローラに「ベースの浮き」のない状態で装着することが可能になる。

このように、フレキシブルベース２（２ａ，２ｂ）の他方の面（裏面）に、ローラ巻き付け方向Ｒと直交する方向に沿って延びる複数のスリット状の凹条（スリット状の溝）４・・４を形成しておくと、フレキシブルベース２（２ａ，２ｂ）をマグネットローラ３０１（３０１ａ，３０１ｂ）に「ベースの浮き」のない状態で巻き付けることが可能になる。この点について以下に説明する。

まず、図１に示すような加工パターンＰでエンボス加工用凸部３が形成されたフレキシブルダイ１では、エンボス加工用凸部３（３ａ，３ｂ）の形成部分の剛性が高くて曲がり難いため、フレキシブルベース２（２ａ，２ｂ）の裏面に凹条が形成されていない場合、マグネットローラ３０１に巻き付けたときに、図１５に示すように、エンボス加工用凸部３（４０３）の形成部分は殆ど変形せず、加工パターンＰとＰとの間に「ベースの浮き」が生じる。

これに対し、エンボス加工用凸部３の形成部分の曲げ剛性が高くても、エンボス加工用凸部３の形成部分の裏面にローラ巻き付け方向Ｒと直交する方向に沿って延びる複数の凹条４・・４を形成しておくと、フレキシブルダイ１をマグネットローラ３０１に巻き付けるときに各凹条４の形成部が曲げ変形する。これによってエンボス加工用凸部３の形成部分がマグネットローラ３０１の外周面に沿って湾曲変形するようになり、フレキシブルダイ１をマグネットローラ３０１に「ベースの浮き」のない状態で装着することが可能になる。その結果として、正確なエンボス加工を実現することができる。

ここで、フレキシブルベース２の裏面に形成するスリット状の凹条４の幅・深さ、及び凹条４のローラ巻き付け方向Ｒにおけるピッチは、フレキシブルダイ１をマグネットローラ３０１に巻き付けたときに「ベースの浮き」が生じないように、フレキシブルベース２の厚さ、エンボス加工用凸部３の形成部分の曲げ剛性、及び、マグネットローラ３０１の外周面の曲率などを考慮して、実験・計算等により決定するようにすればよい。

なお、図７、図８に示す例では、複数の凹条４・・４をフレキシブルベース２の裏面のうち、エンボス加工用凸部３の形成部分の裏側に相当する部分のみに凹条４・・４を形成しているが、これに限られることなく、フレキシブルベース２の裏面のほぼ全域にわたって形成するようにしてもよい。また、凹条４の断面形状は四角形に限られることなく、半円形や三角形などの他の任意の形状であってもよい。

さらに、図７、図８に示す例では、複数の凹条４・・４をフレキシブルベース２の裏面に形成しているが、例えばエンボス加工用凸部の巻き付け方向Ｒのパターン幅が小さい場合には、そのエンボス加工用凸部の形成部分の裏側に１条の凹条４を形成してもよい。

さらにまた、凹条４は、ローラ巻き付け方向Ｒと直交する方向に沿って延びる複数のスリット状のものに限られることなく、例えばローラ巻き付け方向Ｒと交差する方向に沿って形成されているものでもよい。
−製造方法−
次に、図７、図８に示すフレキシブルダイの製造方法の一例を図９を参照しながら説明する。

なお、雌側フレキシブルベース２ａと雄側フレキシブルベース２ｂとは、その凸部３ａ，３ｂが形成される平面形状パターンの大きさが異なるのみであって、製造方法は同様であるため、以下に示す製造方法は、雌側フレキシブルベース２ａと雄側フレキシブルベース２ｂに共通しているので、以下の説明では便宜上フレキシブルベース２、凸部３としている。

（１）まず、図１のエンボス加工用凸部３（３ａ，３ｂ）の形状に対応する露光パターン２３ａを有するフォトマスク（ネガフィルム）２３を製版しておく。また、フレキシブルベース２（２ａ，２ｂ）の裏面のスリット状の凹条４・・４に対応する形状の露光パターンを有するフォトマスク（ポジフィルム）２４ａを製版しておく。

（２）図９（Ａ）に示すように、金属板１０の表面にフォトレジストを一様に塗布し、さらに、金属板１０の裏面にフォトレジストを一様に塗布して、金属板１０の表面及び裏面にそれぞれフォトレジスト膜２１，２２を形成する。

（３）図９（Ｂ）に示すように、金属板１０の表面のフォトレジスト膜２１上にフォトマスク（ネガフィルム）２３を配置・位置決めするとともに、金属板１０の裏面のフォトレジスト膜２２上に前記フォトマスク（ポジフィルム）２４を配置・位置決めする。なお、金属板１０の表面側のフォトマスク２３と裏側のフォトマスク２４とはレジストマークを基準として相互に位置合わせした状態で、それらフォトマスク２３，２４の一端部を粘着テープＴにて接合する。

（４）金属板１０の表裏のフォトレジスト膜２１，２２の露光と現像を行ってレジストパターン２１ａと、複数の凹条４・・４に相当する位置に開口部２２ｂ・・２２ｂを有するレジストパターン２２ａとを形成する（図９（Ｃ））。

（５）金属板１０の表裏のレジストパターン２１ａ，２２ａをマスクとして金属板１０のエッチングを開始し、エッチングの進行が、凹条４の深さに相当する量に達した時点でエッチングを一度停止する（図９（Ｄ））。この１度目のエッチングにより、フレキシブルベース２の裏面に、ローラ巻き付け方向Ｒと直交する方向に沿って延びる複数のスリット状の凹条４・・４が、ローラ巻き付け方向Ｒに沿って一定のピッチで形成される。このように、凹条４のエッチングを先に実施することにより、凹条４の深さを精度よくコントロールすることができるので、凹条４の形成部分の曲げ剛性を容易に調整することができる。

（６）図９（Ｅ）に示すように、金属板１０の裏面にマスキングシート２５を貼着して、先のエッチングで形成したスリット状の凹条４・・４をエッチング液に対して保護し、この状態で、再度エッチングを開始する。この２度目のエッチングの進行が、所定深さ（［エンボス加工用凸部３（３ａ，３ｂ）の高さ］−［凹条４の深さ］を考慮した深さ）に達した時点でエッチングを停止する。このようなエッチングにより、図９（Ｆ）に示すように、フレキシブルベース２（２ａ，２ｂ）及び断面台形状の突部（突条）つまりエンボス加工用凸部３（３ａ，３ｂ）が形成される。このエッチングの完了後にマスキングシート２５を剥がしておく。また、フレキシブルベース２の上面側及び裏側に残ったレジストパターン２１ａ，２２ａを除去しておく。

なお、エッチングによりエンボス加工用凸部３（３ａ、３ｂ）を形成した後（図９（Ｆ）の工程が終了した後）、必要であれば、ＮＣ加工機等を使用して、エンボス加工用凸部３（３ａ、３ｂ）の両側面等に切削工具にて切削するという工程（仕上工程など）を付加してもよい。

以上の例では、フレキシブルベース２（２ａ、２ｂ）の裏面の複数のスリット状の凹条４・・４をエッチングにより加工しているが、これに限られることなく、各凹条４を微細な機械加工によって形成してもよい。
−他の実施形態−
エンボス加工用凸部３（３ａ、３ｂ）の形状は、図１０（Ａ）に示すようにその上端の左右の縁部が角張って形成されているものに限られるものではない。

例えば図１０（Ｂ）に示すように、エンボス加工用凸部３（３ａ、３ｂ）の上端の左右の縁部がアール状に形成されたものや、図１０（Ｃ）に示すように面取りが施されたものであってもよい。このようにエンボス加工用凸部３（３ａ、３ｂ）の上端の左右の縁部がアール状あるいは面取り加工されているとシートＳが破断されにくくなるため、好適である。

また、エンボス加工用凸部３（３ａ、３ｂ）の形状は、図１１（Ａ）に示すように断面がテーパ状に形成されていてもよい。この場合においても、その上端の左右の縁部が角張って形成されているものに限られることなく、例えば図１１（Ｂ）に示すように、上端の左右の縁部がアール状に形成されたものや、図１１（Ｃ）に示すように面取りが施されたものであってもよい。このようにエンボス加工用凸部３（３ａ、３ｂ）の上端の左右の縁部がアール状あるいは面取り加工されているとシートＳが破断されにくくなるため、好適である。

以上、本発明の実施の形態について例示したが、フレキシブルダイに形成するエンボス加工用凸部（加工パターン）は図１に示すような形状に限られることなく、例えば、三角形、四角形や丸形状、あるいは、動物・アニメーションのキャラクタ等の図柄、花柄模様、文字等の他の任意の形状であってもよい。

本発明のフレキシブルダイの一例を示す正面図である。 図１のフレキシブルダイの要部縦断面図である。 本発明のフレキシブルダイを示す断面図である。 本発明のフレキシブルダイをローラに巻き付けた状態の概略を示す斜視図である。 本発明のフレキシブルダイをローラに巻き付けた状態の概略を示す概略断面図である。 本発明のフレキシブルダイを示す断面図である。 本発明のフレキシブルダイを示す断面図である。 図７のフレキシブルダイの裏面図である。 本発明のフレキシブルダイの製造方法の一例を模式的に示す図である。 本発明のフレキシブルダイの他の例を示す断面図である。 本発明のフレキシブルダイの他の例を示す断面図である。 ロータリー加工装置の一部を模式的に示す斜視図である。 従来のフレキシブルダイの一例を示す正面図である。 図１３のフレキシブルダイの要部縦断面図である。 図１３のフレキシブルダイをマグネットローラに巻き付ける際に発生する問題点を示す図である。

符号の説明

１ フレキシブルダイ
２、２ａ、２ｂ フレキシブルベース
３、３ａ、３ｂ エンボス加工用凸部
３０ 凹部
４ スリット状の凹条
Ｐ 加工パターン
Ｒ ローラ巻き付け方向
３０１、３０１ａ、３０１ｂ マグネットローラ

Claims (2)

1. 一方の面にエンボス加工用凸部が形成された一対のフレキシブルベースを、対向配置される一対の円筒状のローラにそれぞれ巻き付け、これら一対のローラ間に加工対象シートを通過させてエンボス加工を行うエンボス加工装置に使用されるフレキシブルダイであって、
   前記一対のフレキシブルベースは、互いに雌雄嵌合する雌側フレキシブルベースと雄側フレキシブルベースとから構成され、
   前記雌側フレキシブルベースにはエンボス加工を行う加工パターンの輪郭に対応する線状の凸部が形成されており、雄側フレキシブルベースには雌側フレキシブルベースの線状の凸部にて囲われる領域内に、当該線状の凸部の内周面に対し間隔をあけて嵌まり合う凸部が形成されているとともに、この凸部にはこの凸部が線状になるような大きさの凹部が形成されていることを特徴とするフレキシブルダイ。
2. 請求項１記載のフレキシブルダイにおいて、
   前記フレキシブルベースのエンボス加工用凸部が形成された面の裏面には、少なくとも前記エンボス加工用凸部が形成されている領域の裏側に相当する部分に凹条が形成されていることを特徴とするフレキシブルダイ。

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