JP5194582B2 - 圧胴及びこれを用いたエンボス加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧胴及びこれを用いたエンボス加工装置に関するものである。

写真の光沢を抑えたり、紙の手触りを良くしたりするために、写真などの被加工物に所望の凹凸形状を形成するエンボス加工が行われることがある。このエンボス加工を行うエンボス加工装置は、外周面に凹凸形状を有するエンボスローラと、このエンボスローラを押圧するよう設置された圧胴とを備えている。そして、このエンボスローラと圧胴とを回転させ、その間に被加工物を通過させることで、被加工物にエンボスローラの凹凸形状を転写させている。この圧胴は、外周面をゴムなどの材料からなる弾性体層によって構成しており、この弾性体層によりエンボスローラの凹凸形状を吸収して被加工物に凹凸形状を効率よく転写させている（例えば、特許文献１参照）。
実開平５−７４８３０号公報

上記エンボス加工装置は、圧胴の外周面を弾性体層によって構成しているが、この弾性体層を構成するゴムなどの材料は高い摩擦係数を有するものが多い。このため、被加工物が圧胴とエンボスローラとの間を通過する際に、圧胴の弾性体層は被加工物との摩擦による摩耗量が大きくなり、圧胴の寿命が短くなってしまうといった問題が生じる。

そこで、本発明は、効率よくエンボス加工を行うとともに、寿命を長くすることのできる圧胴及びこれを用いたエンボス加工装置を提供することを課題とする。

本発明に係る圧胴は、上記課題を解決するためになされたものであり、被加工物を加工手段に押圧するとともに、被加工物を搬送するよう回転する圧胴であって、円柱状の本体部と、前記本体部の外周面に形成され、弾性を有する弾性体層と、前記弾性体層上に形成され、前記弾性体層よりも低い静止摩擦係数を有する耐摩耗層と、を備えている。

このように、圧胴は、本体部の外周面に弾性体層が形成されている。この弾性体層は弾性を有するため、例えば、被加工物にエンボス加工を施す場合、圧胴によって被加工物を加工手段であるエンボスローラに押圧した際に、エンボスローラの凹凸形状を圧胴の弾性体層が吸収し、効率よく被加工物に凹凸形状を転写させることができる。また、本発明に係る圧胴は、弾性体層上に耐摩耗層がさらに形成されている。この耐摩耗層は弾性体層よりも摩擦係数が低いため、耐摩耗層が形成された圧胴は、弾性体層が最外層に配置された圧胴に比べて被加工物との摩擦による摩耗量は低減し、この結果、圧胴の寿命を長くすることができる。

上記耐摩耗層は、種々の構成をとることができるが、例えば、弾性体層をゴムによって構成し、この弾性体層の外周面にフッ素系樹脂を含浸することにより形成することができる。または、弾性体層をゴムによって構成し、この弾性体層の外周面にフッ素系樹脂をコーティングすることにより形成することもできる。なお、上記「ゴム」は、合成ゴムや天然ゴムを含む概念であり、また、上記「フッ素系樹脂」とは、ポリテトラフルオロエチレンやテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体などを含む概念である。

また、本発明に係るエンボス加工装置は、上記課題を解決するためになされたものであり、被加工物にエンボス加工をするためのエンボス加工装置であって、上記いずれかに記載の圧胴と、外周面に凹凸形状を有し、回転するよう構成されたエンボスローラと、を備え、前記圧胴とエンボスローラとで被加工物を挟み込んで押圧することにより被加工物にエンボス加工を施すよう構成されている。

この構成によれば、圧胴は本体部の外周面に弾性体層が形成されているため、エンボスローラと圧胴とで被加工物を挟み込んだ際、圧胴の弾性体層がエンボスローラの凹凸形状を吸収し、被加工物に効率よく凹凸形状を転写することができる。そして、圧胴の弾性体層上には耐摩耗層が形成されているため、弾性体層が最外層に配置された圧胴と比べて摩耗量を低減することができ、この結果圧胴の寿命を長くすることができる。

本発明によれば、効率よくエンボス加工を行うとともに、寿命を長くすることのできる圧胴及びこれを用いたエンボス加工装置を提供することができる。

以下、本発明に係る圧胴及びこれを用いたエンボス加工装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るエンボス加工装置の側面断面図であり、図２は、図１の左方向から見たエンボス加工装置の一部のみを示す概略正面図であり、。なお、図１の左側を「上流側」、右側を「下流側」と称して説明する。

図１に示すように、本実施形態に係るエンボス加工装置１は、写真Ｐ（被加工物）を投入するための投入部２と、投入部２から投入された写真Ｐを下流側へと送る送り部３と、送り部３から送られてきた写真Ｐにエンボス加工を施す加工部４とから構成されている。

投入部２は、複数枚の写真Ｐが積載された積載プレート５と、積載プレート５上に積載された写真Ｐを下流側へと搬送するピックアップローラ６とを備えている。積載プレート５は、上流側端部５１が軸５２によって軸支されており、これにより、積載プレート５の下流側端部５３が上流側端部５１の軸５２を中心に回動できるように構成されている。積載プレート５の下方には軸５２に設置されたねじりバネ７が配置されており、このねじりバネ７によって積載プレート５の下流側端部５３が上流側端部５１の軸５２を中心に上方に回動するよう付勢されている。なお、積載プレート５は、その下流側端部５３が上流側端部５１と水平となる位置よりも上方に移動しないようストッパー（図示省略）によりその移動が規制されている。また、写真Ｐは、通常、特性上カールしやすい昇華転写用のものが使用されるが、このような写真Ｐは、下に凸となり、その上流側端部及び下流側端部が積載プレートから浮き上がるように積載プレート５上に複数枚積載されている。

積載プレート５の上方には、写真Ｐの下流側端部（進行方向の端部）上を押圧するように、ピックアップローラ６が配置されている。図１及び図２に示すように、ピックアップローラ６は、装置本体から水平方向（図１の紙面と垂直な方向）に延びる軸６１に固定されている。この軸６１が歯車を介して公知のモータ（図示省略）によって駆動し図１の反時計回りに回転することで、ピックアップローラ６も同様に図１の反時計回りに回転するように構成されている。また、軸６１は、その水平状態を保持したまま上下動できるように装置本体に設けられており、これによって、ピックアップローラ６は上下動可能となっている。図１に示すように複数の写真Ｐが積載プレート５上に積載された状態では、ピックアップローラ６は、写真Ｐによって上方に押し上げられており、下方へ移動できるだけの遊びを有している。なお、初期状態、すなわち、積載プレート５上に写真Ｐが積載されていない状態では、ピックアップローラ６は、自重によりその下端がフィードバックローラ４の下端と同じ高さになるように設定されている。一方、写真Ｐが積載プレート５上に積載された状態では、ピックアップローラ６は、上記初期状態の位置から上方に押し上げられる。ピックアップローラ６の材質は特に限定されるものではないが、その外周面は、写真Ｐの上面と摩擦係止して写真Ｐを下流側へ搬送できるよう、摩擦係数の高い材料で構成されていることが好ましく、例えば、合成ゴムや天然ゴムなどを用いることができる。

以上のように構成された投入部２の下流側に位置する送り部３は、写真Ｐの重送を防止する上下一対のフィードローラ８及びリタードローラ９を備えている。そして、フィードローラ８及びリタードローラ９の下流側に設置され、搬送されてきた写真Ｐを加工部４へ送るように構成された上下一対の送りローラ１０を複数備えている。また、送り部３は、この他にも、ピックアップローラ６とフィードローラ８との間に、重送を防止する重送防止機構１１を備えている。

フィードローラ８は、装置本体から水平方向（図１の紙面と垂直な方向）に延びる軸８１に固定されており、軸８１が歯車を介して公知のモータ（図示省略）によって駆動し図１の反時計回りに回転することで、フィードローラ８も同様に図１の反時計回りに回転するように構成されている。このフィードローラ８と対向するようにフィードローラ８の真下にはリタードローラ９が配置されている。リタードローラ９は、水平方向（図１の紙面と垂直な方向）に延びる軸９１に固定されており、その上端がフィードローラ８の下端と接するように配置されている。なお、この軸９１は一回転せずに、途中で止まるように構成されている。また、軸９１はモータ等には接続されておらず、フィードローラ８の回転によって回転させられる従動軸となっている。フィードローラ８及びリタードローラ９の材質は特に限定されるものではないが、その外周面は、写真Ｐと摩擦係止できるよう、摩擦係数の高い材料で構成されていることが好ましく、合成ゴムや天然ゴムなどを用いることができる。

このフィードローラ８及びリタードローラ９の下流側に設置された送りローラ１０は、公知のモータ（図示省略）によって駆動し、写真Ｐを下流側に搬送するよう構成されている。より詳細には、上側に配置された送りローラ１０は図１の反時計回りに、下側に配置された送りローラ１０は図１の時計回りに回転し、写真Ｐは各送りローラ１０の間をとおり下流側に搬送される。なお、送りローラ１０は、写真Ｐに付着した埃などの汚れを除去するように、クリーニングローラとして機能するよう構成することもできる。

また、図２及び図３に示すように、重送防止機構１１が、上記ピックアップローラ６とフィードローラ８との間に図２の左右方向に間隔をおいて２つ設置されている。なお、図３は、本実施形態に係る重送防止機構１１の詳細を示す詳細図である。この重送防止機構１１は、板状の重送防止部材１１１とＬ字形の補助部材１１２とから構成されている。重送防止部材１１１は、写真Ｐの進行方向に対して直交するよう、上下方向に延びており、その上端は、フィードローラ８とリタードローラ９との接触部分と同じ高さに設定されている。また、重送防止部材１１１の上流側の面は、積載プレート５に積載された写真Ｐの下流側端部が当接している。さらに重送防止部材１１１は、その上端より上側に位置する上層側の写真Ｐと、その上端より下側に位置する下層側の写真Ｐとを分離させ易くする観点から、その厚さを０．２〜２．５ｍｍとすることが好ましく、０．４〜２．０ｍｍとすることがさらに好ましい。また、材質は、特に限定されるものではないが加工性や剛性の観点から、金属やプラスチックなどを使用することができる。

このように構成された各重送防止部材１１１の下流側に当接するように、２つのＬ字形の補助部材１１２が間隔をおいて設置されている。図３に詳細に示すように、補助部材１１２は、垂直部１１３と水平部１１４とで構成されている。垂直部１１３は、重送防止部材１１１の下流を向く面全体に当接した板状の部材であり、その上端が重送防止部材１１１の上端と同じ高さとなるように設置されている。また、水平部１１４は、垂直部１１３の上端から下流側に向かって水平に延びている。補助部材１１２は、加工性や剛性の観点から、その厚さを０．２〜１．５ｍｍとすることが好ましく、０．４〜１．０ｍｍとすることがさらに好ましい。また、材質は特に限定されるものではないが、金属やプラスチックなどを使用することができる。

このように構成された送り部３から搬送されてきた写真Ｐにエンボス加工するための加工部４について図１及び図４を参照しつつ説明する。図４は、本実施形態に係る圧胴１３の側面断面図である。加工部４は、外周面に凹凸形状を有するエンボスローラ（加工手段）１２と、そのエンボスローラ１２を押圧するようにエンボスローラ１２の上方に設置された圧胴１３とを備えている。

エンボスローラ１２は、円筒状であり、外周面に所定の凹凸形状が形成されている。エンボスローラ１２の外周面の凹凸形状は、エンボス加工をする目的によって種々の形状をとり得るが、写真Ｐの光沢を抑えることを目的としたものとする場合、その表面粗さＲａを６．０〜１０．０μｍとすることが好ましい。また、エンボスローラ１２は、図１の紙面垂直方向に延びる軸１２１が一体的に形成されており、この軸１２１を回転軸として公知のモータ（図示省略）によって図１の時計回りに回転するよう構成されている。エンボスローラ１２の幅はエンボス加工を施す写真Pの幅よりも広く設定されており、最大８インチ幅の写真を加工する装置には２１０〜２３０mmのローラを用いることが好ましく、また、エンボスローラ１２の直径は４０〜８０ｍｍとすることが好ましい。このように構成されたエンボスローラ１２の内部には発熱手段が設置されている。より詳細には、エンボスローラ１２は、アルミニウムまたはステンレス鋼などを材質として、中空円筒状に形成されており、その内部に公知のヒータ（図示省略）が設置されている。このヒータを発熱させることで、エンボスローラ１２の表面が加熱される。このときのエンボスローラ１２の表面温度は６０〜１００℃であることが好ましい。なお、ヒータは、その発熱量を調整する制御手段を有している。

エンボスローラ１２の上方に設置された圧胴１３は、図４に示すように、中実円柱状の本体部１３１を有しており、この本体部１３１には軸１３０が一体的に形成されている。この本体部１３１の外周面には、ゴムから構成される弾性体層１３２が形成されており、さらにその弾性体層１３２の外周面にフッ素系樹脂を含浸することによって耐摩耗層１３３が圧胴１３の最外層として形成されている。圧胴１３の直径は４０〜８０ｍｍとすることが好ましく、またエンボスローラ１２の直径と同じであることが好ましい。例えば直径６０ｍｍである場合は、本体部１３１の直径は５９．４〜５９．６ｍｍ、弾性体層１３２の厚さは４００〜６００μｍ、耐摩耗層１３３の厚さは１０〜２０μｍとすることが好ましい。また、弾性体層１３２は、硬度を５０〜７０度とすることが好ましく、耐摩耗層１３３は、静止摩擦係数を０．０４〜０．０８、硬度を８０〜１００度とすることが好ましい。なお、この硬度はＪＩＳ Ｋ ６２５３の規定にしたがい測定した値を用いている。圧胴１３の幅は、上記エンボスローラ１２と同じ幅とすることが好ましい。また、本体部１３１はステンレス鋼で構成することが好ましく、弾性体層１３２を構成するゴムはニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、耐摩耗層１３３を構成するフッ素系樹脂はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とすることが好ましい。

このように構成された圧胴１３は、エンボスローラ１２を押圧するとともに、軸１３０を回転軸として公知のモータ（図示省略）によって図１の反時計回りに回転するように設置されている。このように圧胴１３がエンボスローラ１２を押圧するように設置されているため、写真Ｐをエンボスローラ１２と圧胴１３との間に挟み込まれるようにしてその間を通すと、写真Ｐはエンボスローラ１２に対して押し付けられるようになることで、写真Ｐにエンボスローラ１２の外周面の凹凸形状が転写される。なお、エンボスローラ１２を押圧するように圧胴１３に掛かる荷重は、４０００〜１００００Ｎとすることが好ましい。また、圧胴１３の回転数は、上記エンボスローラ１２の回転数と同じとなっており、１．５〜７．５ｒｐｍとすることが好ましい。

ここで、圧胴１３の製造方法を説明する。まず、ステンレス鋼を材質とする円柱状の本体部１３１を用意し、この本体部１３１の外周面に接着剤を塗布する。そして、所望の厚み、大きさに加工したシート状のゴムを用意し、その表面を溶剤処理して、これを先ほどの本体部１３１の外周面に巻きつけることで、本体部１３１の外周面にニトリルブタジエンゴムからなる弾性体層１３２を形成する。このように外周面に弾性体層１３２が形成された本体部１３１を真空チャンバ内に設置し、チャンバ内を真空状態にする。この真空状態になったチャンバ内に、ポリテトラフルオロエチレンを注入して、この状態を６０〜１２０分間保持した後に、真空状態を解放する。この工程を約３回ほど繰り返し、弾性体層１３２の外周面から１０〜２０μｍの部分がＰＴＦＥに含浸されることで、耐摩耗層１３３が形成される。

次に上記のように構成されたエンボス加工装置１の動作方法について図１及び図５を参照しつつ説明する。図５は、本実施形態に係る重送防止部材１１１とフィードローラ８及びリタードローラ９による重送防止方法を示す説明図である。

まず、図１に示すように、積載プレート５を押し下げ、カールした複数の写真Ｐを、積載プレート５とピックアップローラ６とで挟持するように積載プレート５上に積載する。このとき、写真Ｐが、上方側に丸まるように、すなわち、ピックアップローラ６側に凹の状態となるように、写真Ｐを積載プレート５上に積載する。この状態では、積載プレート５はねじりバネ７によって上方に付勢されており、写真Ｐの下流側端部は、ピックアップローラ６をその自重に抗して上方に押し上げている。このように積載プレート５上にカールした写真Ｐをセットした後、ピックアップローラ６及びフィードローラ８を反時計回りに回転駆動させて、写真Ｐを下流側に搬送する。

ピックアップローラ６によって搬送された写真Ｐは、その湾曲した形状のため、複数枚が重なり合って搬送される、すなわち重送される可能性が高い。そこで、重送された場合に基づいて図５を参照しつつ説明する。まず、ピックアップローラ６の回転駆動により、複数枚の写真Ｐ群がその積載された状態から重送防止部材１１１に向かって移動する（図５（ａ））。このように複数枚が重なり合って搬送された写真Ｐ群のうち、重送防止部材１１１の上端より上方に位置する上層側の写真Ｐは、ピックアップローラ６によって重送防止部材１１１を越えて下流側に搬送される。一方で、重送防止部材１１１の上端より下方に位置する下層側の写真Ｐは、重送部材６の上端によって、上層側の写真Ｐと分離される。そして、上層側の写真Ｐから分離された下層側の写真Ｐは、重送防止部材１１１の上流側を向く面によって進行が妨害され、フィードローラ８及びリタードローラ９には搬送されない（図５（ｂ））。このように、重送防止機構１１は、フィードローラ８及びリタードローラ９で重送の処理ができる程度の枚数若しくは１枚しか写真Ｐをフィードローラ８及びリタードローラ９に送らないように規制する。

こうして、重送防止部材１１１を越えた複数（本実施形態では２枚）の写真Ｐは、フィードローラ８及びリタードローラ９まで搬送される。ここで、上側の写真Ｐは反時計回りに回転するフィードローラ８によってさらに下流側に送られるが、下側の写真Ｐは、リタードローラ９が一回転せずに途中で止まるため、リタードローラ９の外周面に摩擦係止されて、下流側に搬送されるのを妨害される。これにより、写真Ｐの重送が防止される（図５（ｃ））。そして、上側の写真Ｐがフィードローラ８によって完全に下流側に搬送されると、下側の写真Ｐはフィードローラ８と接触し、そのフィードローラ８によって下流側に搬送される。

このように、一枚のみが搬送された写真Ｐは送りローラ１０によってさらに下流側へと搬送されてエンボスローラ１２及び圧胴１３の間を通過する。ここで、圧胴１３がエンボスローラ１２を押圧するように設置されているため、エンボスローラ１２及び圧胴１３の間を通過する際に、写真Ｐは、圧胴１３によってエンボスローラ１２側へと押し付けられるように加圧されることで、エンボスローラ１２の外周面の凹凸形状が転写される。そして、エンボス加工された写真Ｐは、受け部１５に排出される。

以上のように、上記実施形態によれば、圧胴１３は、本体部１３１の外周面にゴムで構成された弾性体層１３２が形成されている。このゴムで構成された弾性体層１３２は弾性を有するため、圧胴１３によって写真Ｐをエンボスローラ１２に押圧した際に、圧胴１３の弾性体層１３２が写真Ｐを介してエンボスローラ１２の凹凸形状を吸収し、効率よく写真Ｐに凹凸形状を転写させることができる。そして、圧胴１３は、さらにその弾性体層１３２上に耐摩耗層１３３が形成されている。もし、耐摩耗層１３３が形成されず、弾性体層１３２が最外層となっていれば、弾性体層１３２は、その摩擦係数が高いために、写真Ｐとの摩擦によって特に写真Ｐの幅方向側の両端部と対向する位置の摩耗量が大きくなる。しかし、上記実施形態の圧胴１３は、弾性体層１３２上に耐摩耗層１３３を形成しており、この耐摩耗層１３３は弾性体層１３２よりも摩擦係数が低いため、写真Ｐとの摩擦による摩耗量は低減し、この結果、圧胴１３の寿命を長くすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、圧胴１３について、弾性体層１３２の外周面にフッ素系樹脂を含浸させることで耐摩耗層１３３を形成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、弾性体層１３２の外周面にフッ素系樹脂をコーティングすることによって耐摩耗層１３３を形成することができる。なお、この場合は、耐摩耗層１３３を構成するフッ素系樹脂は、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）とすることが好ましく、弾性体層１３２を構成するゴムは、シリコンゴムとすることが好ましい。この場合の圧胴１３の製造方法について説明する。まず、ステンレス鋼から構成された本体部１３１を準備し、この本体部１３１の外周面に接着剤を塗布する。そして、所望の厚み、大きさに加工したシート状のゴムを用意してその表面を溶剤処理し、これを先ほどの本体部１３１の外周面に巻きつけることで、シリコンゴムからなる弾性体層１３２を本外部１３１の外周面に形成する。そして、この弾性体層１３２が形成された本体部１３１をＰＦＡが充填された容器内にディッピングまたはスプレーで噴霧して塗布することによって、弾性体層１３２の外周面に耐摩耗層１３３をコーティングし、これをＥＢ硬化することにより圧胴１３を製造することができる。

また、上記実施形態では、エンボス加工される被加工物を、一定寸法毎にそれぞれ分離された枚葉シートとして説明したが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、被加工物をロールによって供給するような連続したシートとすることもできる。

また、図６に示すように、加工部４において、エンボスローラ１２及び圧胴１３の上流側に予熱ローラ１４を設置してもよい。予熱ローラ１４は、エンボスローラ１２と同様に中空円筒状に形成されており、その内部にヒータ等の発熱手段（図示省略）が設置されている。この発熱手段は、その発熱量を制御できる制御手段を有しており、予熱ローラ１４の外周面が５０〜７０℃となるよう制御できることが好ましい。このように、写真Ｐを予熱ローラ１４にて予熱することにより、エンボスローラ１２及び圧胴１３へと送られる写真Ｐの温度を一定に維持することができる。

本発明に係るエンボス加工装置の一実施形態を示す側面断面図である。 図１の左方向から見たエンボス加工装置の一実施形態の一部を示す概略正面図である。 本実施形態に係る重送防止機構の詳細を示す詳細図である。 本発明に係る圧胴の一実施形態を示す側面断面図である。 本実施形態に係る重送機構とフィードローラ及びリタードローラとによる重送防止方法を示す説明図である。 本発明に係るエンボス加工装置の他の実施形態を示す側面断面図である。

符号の説明

１ エンボス加工装置
１２ エンボスローラ
１３ 圧胴
１３１ 本体部
１３２ 弾性体層
１３３ 耐摩耗層
Ｐ 写真（被加工物）

Claims (4)

1. 被加工物を加工手段に押圧するとともに、被加工物を搬送するよう回転する圧胴であって、
   円柱状の本体部と、
   前記本体部の外周面に形成され、弾性を有する弾性体層と、
   前記弾性体層上に形成され、前記弾性体層よりも低い静止摩擦係数を有する耐摩耗層と、
   を備えた圧胴。
2. 前記耐摩耗層は、ゴムから構成された前記弾性体層の外周面にフッ素系樹脂を含浸することにより形成される、請求項１に記載の圧胴。
3. 前記耐摩耗層は、ゴムから構成された前記弾性体層の外周面にフッ素系樹脂をコーティングすることにより形成される、請求項１に記載の圧胴。
4. 被加工物にエンボス加工をするためのエンボス加工装置であって、
   請求項１から３のいずれかに記載の圧胴と、
   外周面に凹凸形状を有し、回転するよう構成されたエンボスローラと、を備え、
   前記圧胴とエンボスローラとで被加工物を挟み込んで押圧することにより被加工物にエンボス加工を施すよう構成された、エンボス加工装置。

Images