WO2011067822A1

WO2011067822A1 - フレキシブルダイ

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Publication number: WO2011067822A1
Application number: PCT/JP2009/070153
Authority: WO
Inventors: 昌弘仲田
Original assignee: 株式会社塚谷刃物製作所
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2011-06-09
Also published as: KR20120063554A; EP2508335A4; EP2508335A1; US20120199020A1; CN102666083A

Abstract

　一対のフレキシブルベース（２ａ、２ｂ）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（Ｓ）を通過させて点字用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（１）であって、一対のフレキシブルベース（２ａ、２ｂ）は、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）とから構成され、雄側フレキシブルベース（２ｂ）には加工対象シート（Ｓ）に刻印する点字に対応する雄側凸部（３ｂ）が形成されており、雌側フレキシブルベース（２ａ）には雄側凸部（３ｂ）に嵌まり合う凹部（３０）を備えた雌側凸部（３ａ）が形成されている。

Description

フレキシブルダイ

　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）に関し、詳細には、シート材に点字用エンボス加工をするために用いられるフレキシブルダイに関する。

　加工対象に点字を刻印するためのエンボス（以下、「点字エンボス」という。）を形成する場合、点字が小さいことから確実かつ明りょうにエンボスを形成するのが困難であった。そのため、例えば特許文献１には、原紙へのエンボス形成用の凹型および凸型を有し、これら凹型および凸型が面板にそれぞれ取り付けられ、面板のいずれか一方に凹型または凸型を支持する弾性体が取り付けられたエンボス形成装置が提案されている。

　しかしながら、上記した特許文献１に記載の技術では、平板に取り付けられた点字形成プレートを対向配置してプレート表面の凹凸を加工対象シートを介して嵌合させることにより点字エンボスを形成しているため、短時間に大量に点字エンボスを形成することができないといった問題点があった。

　そこで、短時間に大量に点字エンボスを形成するため、点字刻印用の突起を金属ローラに形成するともに、この金属ローラと弾性部材を巻きつけた弾性ローラを加工対象のシートを介在させて対向配置し、これらのローラを回転駆動させることで点字エンボスを形成する点字用エンボス加工装置が提案されている（例えば特許文献２参照。）。

特開２００４－２６８４６４号公報特開２００６－２３５２６４号公報

　しかしながら、上記した特許文献２に記載の技術では点字用突起を形成した金属ローラと弾性ローラとの間に加工対象シートを介在させることで点字エンボスを形成しており、点字用突起が弾性ローラを押圧することにより生じる弾性変形を利用しているため、点字用突起による押圧力が弱いと明りょうな点字エンボスを形成することができない。また、点字用突起による押圧力が強すぎる場合は、加工対象シートが破れてしまうといった問題が生じることとなる。

　本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、明りょうで加工精度の高い点字エンボスを短時間で大量に形成することが可能な点字エンボス用のフレキシブルダイを提供することを目的とする。

　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点字用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雄側フレキシブルベースと雌側フレキシブルベースとから構成され、前記雄側フレキシブルベースには加工対象シートに刻印する点字に対応する雄側凸部が形成されており、雌側フレキシブルベースには雄側凸部に嵌まり合う凹部を備えた雌側凸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、加工対象シートに刻印する点字に対応する雄側凸部が形成された雄側フレキシブルベースと雄側凸部に嵌まり合う凹部を備えた雌側凸部が形成された雌側フレキシブルベースとが互いに雌雄嵌合するので、これらのフレキシブルベースの間に介在させた加工対象シートに明りょうで加工精度の高い点字エンボスを形成することができる。

　また、本発明のフレキシブルダイは、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点字用エンボス加工を行うエンボス加工装置に使用されるので、短時間で大量の点字エンボスを加工対象シートに形成することができる。さらに、フレキシブルベースを交換するだけで、加工対象シートに刻印する点字を変更することができる。したがって、経済的であり、かつ取扱いが簡単である。

　本発明は、上記構成のフレキシブルダイにおいて、前記雌側フレキシブルベースの凹部は、雄側フレキシブルベースの雄側凸部の内周面と間隔をあけて嵌まり合うように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の凹部と雄側フレキシブルベースの凸部とが例えば加工対象シートの素材や紙厚に応じた所定の間隔をあけて互いに嵌まり合うことにより、加工精度が高く明りょうな点字エンボスを形成することができる。

　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する。

　本発明において、フレキシブルベースの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と交差する方向、特にローラ巻き付け方向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エンボス加工用凸部が形成された面の裏面に、フレキシブルダイのローラへの巻き付け方向（以下、ローラ巻き付け方向ともいう）と直交する方向に沿って延びる複数の凹条（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。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」、すなわち、「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」という現象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、明りょうで加工精度の高い点字エンボスを短時間で大量に形成することが可能になる。

図１は、本発明のフレキシブルダイの一例を示す正面図、および要部縦断面図である。図２は、本発明のフレキシブルダイの一例を示す正面図、および要部縦断面図である。図３は、本発明のフレキシブルダイを示す断面図である。図４は、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。図５は、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。図６は、本発明のフレキシブルダイを示す断面図である。図７は、本発明のフレキシブルダイを示す断面図である。図８は、図７のフレキシブルダイの裏面図である。図９は、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。図１０は、本発明のフレキシブルダイを示す断面図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

　図１（Ａ）、図２（Ａ）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１（Ｂ）、図２（Ｂ）はそのフレキシブルダイの要部縦断面図である。

　まず、はじめにフレキシブルダイについて説明する。

　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４に示すようなロータリ加工装置のマグネットローラ１０１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。なお、マグネットローラ１０１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のマグネットローラ１０１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。

　本実施形態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３ａ、３ｂが形成された一対のフレキシブルベース２ａ、２ｂを、対向配置される一対の円筒状のローラ１０１ａ、１０１ｂにそれぞれ巻き付け、これら一対のローラ１０１ａ、１０１ｂ間に加工対象シートＳを通過させて点字用エンボス加工を行うエンボス加工装置に使用されるものである。

　この一対のフレキシブルベース２ａ、２ｂは、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とから構成されている。

　雄側フレキシブルベース２ｂには加工対象シートＳに刻印する点字に対応する雄側凸部３ｂ（エンボス加工用凸部）が形成されており、雌側フレキシブルベース２ａには雄側凸部３ｂに嵌まり合う凹部３０を備えた雌側凸部３ａ（エンボス加工用凸部）が形成されている。

　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１０１（１０１ａ，１０１ｂ）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１０１ａ、１０１ｂにそれぞれ巻き付けられており、これら一対のローラ間１０１ａ、１０１ｂ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の雌側凸部３ａと、雄側フレキシブルベース２ｂの雄側凸部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）。

　ここで、雌雄嵌合する雌側凸部３ａ、雄側凸部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の雌側凸部３ａの内周面に対する雄側フレキシブルベース２ｂの雄側凸部３ｂの外周面の間隔（図６参照）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雌側凸部３ａ、雄側凸部３ｂの上端縁同士の高低差（段差）ｈ（図６参照）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（雌側凸部３ａ、雄側凸部３ｂの形成面とは反対側の面（裏面））の少なくとも雌側凸部３ａ、雄側凸部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、凹条群の形成部の曲げ剛性が弱くなり、エンボス加工用凸部（雌側凸部３ａ、雄側凸部３ｂ）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（雌側凸部３ａ、雄側凸部３ｂ）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１０１（１０１ａ，１０１ｂ）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。

　エンボス加工用凸部（特に、面状のパターンの凸部）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１０１に巻き付けたときに、エンボス加工用凸部の形成部分は殆ど変形せず、互いに隣り合う加工パターンの間に「ベースの浮き」が生じる。

　これに対し、エンボス加工用凸部の形成部分の曲げ剛性が高くても、エンボス加工用凸部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１０１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の形成部分がマグネットローラ１０１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１０１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１０１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１０１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、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を形成する形態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。

　また、スリット状の凹条４・・４は、雌側凸部３ａが形成されたフレキシブルベース２ａにのみ形成し、雄側凸部３ｂが形成されたフレキシブルベース２ｂには形成しないものであってもよい。これは、雄側凸部３ｂは点状に形成されているので、フレキシブルダイをローラに装着する際に生じる「ベースの浮き」を考慮する必要性が少ないからである。
－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、エンボス加工用凸部３としている。

　（１）まず、図１、図２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。

　このようにして得られたエンボス加工用突部３（３ａ，３ｂ）は、図１０に示すように断面がテーパ状であって、雄側凸部３ｂの上端部およびこの縁部が嵌り合う雌側凸部３ａの凹部３０の隅部が丸く加工されている。このように、雄側凸部３ｂの上端部等を丸く加工することにより、シートＳが破断されにくくなるとともに、丸い点字を刻印することが可能になる。

　本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

　本発明のフレキシブルダイは、明りょうで加工精度の高い点字エンボスを短時間で大量に形成することが可能になる点で有用である。

　１　フレキシブルダイ
　２、２ａ、２ｂ　フレキシブルベース
　３　エンボス加工用凸部
　３ａ　雌側凸部
　３ｂ　雄側凸部
　３０　凹部
　４　　凹条
　１０１、１０１ａ、１０１ｂ　マグネットローラ
　Ｒ　ローラ巻き付け方向
　Ｓ　加工対象シート

Claims

　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点字用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雄側フレキシブルベースと雌側フレキシブルベースとから構成され、
　前記雄側フレキシブルベースには加工対象シートに刻印する点字に対応する雄側凸部が形成されており、雌側フレキシブルベースには雄側凸部に嵌まり合う凹部を備えた雌側凸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。
　請求項１に記載のフレキシブルダイにおいて、
　前記雌側フレキシブルベースの凹部は、雄側フレキシブルベースの雄側凸部の内周面と間隔をあけて嵌まり合うように形成されていることを特徴とするフレキシブルダイ。
　請求項１または２に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。