(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム、シート等の原反の巻き取り等に使用される巻芯であって、
最外層を構成して表面に前記原反が巻回される筒状の巻芯本体と、この巻芯本体内に所定空間を残して収納されて巻回時等における回転軸となる芯材と、この芯材と前記巻芯本体とを互いに連結する連結板とを備え、
前記巻芯本体を、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を巻回して構成した基材層と、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成された繊維を所定の傾斜角度で巻回した第一ワインディング層と、この第一ワインディング層を形成している前記繊維の交差角度とは異なる交差角度で前記繊維を巻回して構成した第二ワインディング層、及びコーティング層とにより構成するとともに、
前記巻芯本体の表面を、面粗度が１Ｓ〜１．５Ｓの研磨面とし、
かつ、前記巻芯本体と芯材との間の所定空間内に緩衝材からなる支持層を形成し、この支持層をハニカムシートによって構成したことを特徴とする原反のための巻芯。
【請求項２】
フィルム、シート等の原反の巻き取り等に使用される巻芯であって、
最外層を構成して表面に前記原反が巻回される筒状の巻芯本体と、この巻芯本体内に所定空間を残して収納されて巻回時等における回転軸となる芯材と、この芯材と前記巻芯本体とを互いに連結する連結板とを備え、
前記巻芯本体を、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を巻回して構成した基材層と、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成された繊維を所定の傾斜角度で巻回した第一ワインディング層と、この第一ワインディング層を形成している前記繊維の交差角度とは異なる交差角度で前記繊維を巻回して構成した第二ワインディング層、及びコーティング層とにより構成するとともに、
前記巻芯本体の表面を、面粗度が１Ｓ〜１．５Ｓの研磨面とし、
かつ、前記巻芯本体と芯材との間の所定空間内に緩衝材からなる支持層を形成し、この支持層を中空球状体によって構成したことを特徴とする原反のための巻芯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、原反フィルムやシート等の比較的薄い材料を巻取るため等に使用される巻芯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原反フィルムやシート等の比較的薄い材料を巻取るためには、通常管状の巻芯が使用される。すなわち、この巻芯は、これに長尺な原反フィルムやシート等の端部を固定した後、この巻芯を回転させて当該原反フィルムやシート等を巻取る作業に使用され、原反の巻き取り及び保護に重要な役割を果すものである。そして、この原反フィルムやシート等は当該巻芯に巻き取った状態のまま所定の加工工程に運搬されるのである。
【０００３】
ところが、この原反フィルムやシート等が、近年のように非常に薄いもの（ごく最近の技術によれば、０．５μｍのものも工場生産可能となってきている）や、カセットテープやビデオテープ等の磁気テープのように相当高度な均質性及び高品質性が要求されるものにあっては、製品化する前の巻芯に巻取る際には、しわの発生防止及び裂け防止等の相当な注意を必要としてきている。しかも、この巻芯に対する巻き取り作業にあっては、効率化を図るために当該巻芯を相当な高速で回転しなければならない状況にある。
【０００４】
このような原反フィルムやシート等の各製造工程のうちの特に巻き取る作業にあっては、これらの原反フィルムやシート等が上述したように非常に繊細なものになってくると、従来では殆ど問題とならなかったことが我然クローズアップされてくる。そのうちの幾つかを含めて、当該巻芯に要求される性質を列記してみると、次のようになる。
【０００５】
（１）この巻芯は、上述したように高速回転されるが、巻き取り時の原反に対する追随性を良好にするためには、回転させたときの慣性モーメントが小さい方がよく、従って当該巻芯の重量は軽いほうがよい。（軽量性）
【０００６】
（２）この巻芯には大量の原反フィルムやシート等を巻き取るのであるから、巻き取り完成後の全体重量は相当なものになるのであるが、これを運搬するに際しては当該巻芯を利用して行なわれる。また、原反フィルムやシートをテープ等として製品化するにあたっては、当該巻芯を別の機械に架けて回転させるが、その運搬や設置作業も当該巻芯を利用して行なわれる。従って、この巻芯そのものには相当な強度が要求される。（強度性）
【０００７】
（３）この巻芯に対する原反フィルムやシート等の巻き取り途中に、これらに「しわ」が発生してはならない。「しわ」が発生すると、この「しわ」自体が製品価値を低下させるだけでなく、その部分において原反フィルムやシート等の次に巻き取られる部分に破損を生じることがある。このことは、特に原反フィルムやシート等が薄いものの場合には顕著である。従って、このような「しわ」が発生しないようにするには、当該巻芯の表面が完全な平滑性を有していて、しかもこの巻芯自体が回転途中において撓わむようなものであってはならない。（平滑性）
【０００８】
（４）この巻芯に対する原反フィルムやシート等の巻き取りの初期から終期に至る間において、当該巻芯の温度が相当変化する可能性がある。これは、搬送されてくる原反が熱を帯びていることや、高速回転という機械的な条件によって発熱すること等が考えられる。ところが、原反は上述したように「しわ」が発生してはならないのであるが、当該巻芯が熱によって伸縮すると、これが上記の「しわ」の発生原因にもなる。この熱が回避することができないものであれば、当該巻芯は熱によって伸縮しないもの、すなわち熱膨張係数の小さいものである必要がある。（非熱膨張性）
【０００９】
従来のこの種強化プラスチック製巻芯としては、例えば特公昭59-45843号公報にて提案されたものがある。この公報にて提案された金属ロールは、
「金属製ロールシェルの内周面に、炭素繊維強化樹脂層が、該炭素繊維の配列方向と前記金属製ロールシェル軸方向とが一致する状態で貼り付けられてなるロール本体と、該ロール本体の端部に嵌着され、かつ、回転支持軸に係合される金属製ヘッダーとからなる金属ロール」
である。
【００１０】
ところが、この金属ロールは、その金属製ロールシェルの内周面に炭素樹脂繊維層を形成しなければならないのであるが、単純に考えてみても、管材の内周面に別の部材を固定することは極めて困難なことである。また、この金属ロールは、その金属製ロールシェルとして極薄のアルミニウム管を使用したとあるが、アルミニウム管を基材とした場合には強度はそれ程確保することができないと考えられる。さらに、この金属ロールは、その金属製ロールシェルの内周面に炭素樹脂繊維層を形成しなければならないが、当該金属ロールに熱が加えられたとき、両者の材質の差によって内部に応力が発生し、これによって金属ロール自体が撓わむこともありうる。このようなことになると、原反の巻き取りは「しわ」等が発生して良好に行なえないことになる。従って、この金属ロールは、その金属製ロールシェル及びその内周面に形成される炭素樹脂繊維層の材質について相当な考慮を払わなければならない。
【００１１】
また、特開昭６０−６３１３７号公報には、炭素繊維強化プラスチックス製パイプの製造方法が示されており、この方法は、
「パイプの軸方向に対し３０度以下の低角巻きを50％以上含む構成の厚肉炭素繊維強化プラスチックス製パイプの製造方法について、含浸する樹脂量を２０〜３５重量％にコントロールした炭素繊維を所望の構成比で巻きつけた後、表面に熱収縮テープをラッピング巻きし、加熱硬化させることを特徴とする炭素繊維強化プラスチックス製パイプの製造方法」
である。
【００１２】
この炭素繊維強化プラスチックス製パイプは、当該パイプの表面に熱収縮テープをラッピング巻きして、これを加熱硬化させる必要があるのであるが、このラッピング巻きされた熱収縮テープは加熱硬化されたときに完全に滑らかな表面となっている保障は全くない。従って、上記（３）に示したことは、この方法においては全く考慮されていない。
【００１３】
そこで、例えば、実公平５−１５４９９号公報にて、
「同心状に且つ互いに間隔をあけて配置された断面円形の内筒及び断面円形の外筒と、該内筒と外筒とを連結するリブとからなる巻芯であって、補強用連続繊維が巻芯の長手方向に配列された、且つその含有率が５０〜７５体積％である連続繊維補強の繊維強化プラスチックスで構成されており、前記外筒の外径が１００〜２００ｍｍであり、少なくともクロス巻取部が同一断面形状であることを特徴とするガラスファイバークロス用巻芯」が提案されている。この巻芯は、巻回の対象としているのがガラスファイバークロスであり、これを巻回すために必要な強度を十分確保することができ、中空であることから全体の重量を軽減できたものであると考えられる。
【００１４】
しかしながら、この実公平５−１５４９９号公報に示された巻芯では、同公報の第４欄、第８行目以下に記載されているように、「内筒２及び外筒３を連結する複数の放射状リブ４とからなり、リブ４は巻芯１の軸線に平行に延びている」（図１１参照）という構成を有しているものであるから、この巻芯によって前述したようなビデオテープ用の原反フィルムのように、非常に薄いものを大量に巻回しようとすると、次のような問題が生ずる。すなわち、上記リブ４が、図１１に示すように、巻芯１の軸線に平行に延びているものであると、外筒３の各リブ４に支えられていない部分に変形を生じ易くなるのである。何故なら、この巻芯１は、全体として、繊維強化プラスチックを材料として、「連続繊維を用いた引き抜き成形」を用いて製造されるものであり（同公報第４欄第２８行目以下）、「補強用の連続繊維が巻芯１の長手方向に配列されて」いるため、原反フィルムを巻回することによって巻芯１は半径方向に加わる力に対して弱いものとなっているからである。
【００１５】
要するに、従来のこの種巻芯における技術にあっては、原反を巻回の対象とする場合に、上述した（１）〜（４）の問題点を全て解決したものは未だ提案されていなかったのである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の実状に鑑みてなされたもので、その解決しようとする課題は、被巻き取り物である原反フィルムやシート等の薄肉化及び精密化等の高品質化に対する、従来のこの種巻芯の未対処である。
【００１７】
そして、本発明の目的とするところは、軽量化、硬度化、耐摩耗性化、表面の平滑化及び熱膨張率の低減化を果すことができて、簡単に製造することのできる巻芯を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、まず請求項１に係る発明が採った手段は、実施例に対応する図１〜図１０を参照して説明すると、
「フィルム、シート等の原反の巻き取り等に使用される巻芯であって、
最外層を構成して表面に原反が巻回される筒状の巻芯本体１０と、この巻芯本体１０内に所定空間Ｒを残して収納されて巻回時等における回転軸となる芯材２０と、この芯材２０と巻芯本体１０とを互いに連結する連結板３０とを備え、
巻芯本体１０を、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を巻回して構成した基材層１２と、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成された繊維１３を所定の傾斜角度で巻回した第一ワインディング層１４と、この第一ワインディング層１４を形成している繊維１３の交差角度とは異なる交差角度で繊維１３を巻回して構成した第二ワインディング層１５、及びコーティング層１６とにより構成するとともに、
巻芯本体１０の表面を、面粗度が１Ｓ〜１．５Ｓの研磨面とし、
かつ、巻芯本体１０と芯材２０との間の所定空間Ｒ内に緩衝材からなる支持層４０を形成し、この支持層４０をハニカムシート４４によって構成したことを特徴とする原反のための巻芯１００」
である。
【００１９】
また、請求項２に係る発明の採った手段は、
「フィルム、シート等の原反の巻き取り等に使用される巻芯であって、
最外層を構成して表面に原反が巻回される筒状の巻芯本体１０と、この巻芯本体１０内に所定空間Ｒを残して収納されて巻回時等における回転軸となる芯材２０と、この芯材２０と巻芯本体１０とを互いに連結する連結板３０とを備え、
巻芯本体１０を、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を巻回して構成した基材層１２と、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成された繊維１３を所定の傾斜角度で巻回した第一ワインディング層１４と、この第一ワインディング層１４を形成している繊維１３の交差角度とは異なる交差角度で繊維１３を巻回して構成した第二ワインディング層１５、及びコーティング層１６とにより構成するとともに、
巻芯本体１０の表面を、面粗度が１Ｓ〜１．５Ｓの研磨面とし、
かつ、巻芯本体１０と芯材２０との間の所定空間Ｒ内に緩衝材からなる支持層４０を形成し、この支持層４０を中空球状体４２によって構成したことを特徴とする原反のための巻芯１００」
である。
【００２０】
すなわち、これらの巻芯１００は、最外層となる巻芯本体１０と、その内部に所定空間Ｒを介して収納した芯材２０とを、両端に位置する連結板３０によって一体的に連結し、かつ所定空間Ｒ内全体に支持層４０を積極的に形成したものである。この支持層４０を構成する緩衝材としては種々なものを適用することができるが、巻芯１００全体の軽量化を図りながら、巻芯本体１０の芯材２０に対する確実な支持を達成するためには、実施例において示すような、中空球状体４２、あるいはハニカムシート４４を採用することが必要である。なお、この支持層４０を構成する緩衝材としては、発泡性樹脂４１や発泡樹脂円板４３も考えられる。
【００２１】
【発明の作用】
本発明が以上のような手段を採ることによって、巻芯１００は次のような作用を有している。まず、本発明に係る巻芯１００にあっては、その巻芯本体１０がガラスあるいはカーボン等からなる繊維と樹脂によって形成してあり、この巻芯本体１０内に対して所定空間Ｒを介して芯材２０が各連結板３０により一体化してあって、所定空間Ｒ内には軽量な中空球状体４２、あるいはハニカムシート４４からなる支持層４０が形成してあるので、その全体の重量は、従来の金属のみを使用したものに比して軽量化されているのである。
【００２２】
特に、以下の実施例に係る巻芯１００では、これを構成している巻芯本体１０が、基材層１２の上面にガラスあるいはカーボン繊維１３等を順次巻回し、しかも第一ワインディング層１４と第二ワインディング層１５とでそのワインディング角度を変えたから、各第一ワインディング層１４及び第二ワインディング層１５の間の隙間が完全に埋められているとともに、最外層に樹脂からなるコーティング層１６を形成してその表面を研摩面としたから、その外形が真円に近いものとなっている。従って、この巻芯１００にあっては、全体として均質な質量を有していることになるから、これを高速回転させた場合であっても「ブレ」は全く生じないようになっている。
【００２３】
また、この巻芯１００を構成している巻芯本体１０は、プリプレグ化したカーボンクロス等あるいはガラスクロスによって形成される基材層１２と、この基材層１２上にガラスあるいはカーボン等からなる繊維１３によって形成される第一ワインディング層１４及び第二ワインディング層１５とによって主に構成されているから、これらの基材層１２、第一ワインディング層１４及び第二ワインディング層１５によって全体としては高い強度を有したものとなっている。しかも、これらカーボンクロス等あるいはガラスクロス、ガラスあるいはカーボン等からなる繊維１３、及びこれらを密着させる樹脂はそれぞれの熱膨張率が低いものであるから、当該巻芯本体１０の各層における熱膨張率は低下されており、従って熱が加えられ、あるいは温度差の激しい状態のもとにおかれたとしても、その内部に応力を生じさせることはない。
【００２４】
特に、この巻芯本体１０においては、最外層にコーティング層１６を形成して、その表面を面粗度が１〜１．５Ｓの研摩面としたから、巻芯本体１０その表面の平滑性は優れたものとなっているのである。そして、このコーティング層１６の表面を研摩して研摩面とする場合に、コーティング層１６は充分な厚さを有しているから、内部の第二ワインディング層１５等が表面に露出しないようにし得るものである。
【００２５】
さらに、この巻芯本体１０は、所定空間Ｒ内の支持層４０を介して中心の芯材２０と一体化してあり、支持層４０は緩衝材である中空球状体４２、あるいはハニカムシート４４によって形成してあるから、巻回時等の回転軸となる芯材２０に対して、巻芯本体１０は挟んだり変形したりすることなくしっかりと支持されるのである。これにより、この巻芯１００が高速回転（数千ｒ．ｐ．ｍ．以上）されたとしても、その表面に巻回されるべき原反にシワが生じたり、逆に部分的に伸びたり、さらには破損が生じたりすることは全くないのである。また、原反を高速で巻回すると、当該巻芯１００には所謂「巻き締め力」が加わることになるが、巻芯本体１０は、前述したように、強度及び剛性の高い材料によって形成してあり、しかもこの巻芯本体１０は支持層４０によって芯材２０に対して支持されているのであるから、この巻芯１００には変形や曲がり等は全く生じないのである。
【００２６】
しかも、この巻芯１００は、これを何度も使用すると、巻芯本体１０のコーティング層１６に汚れや傷が生じるため、コーティング層１６の表面を研磨して再生させることが行われるが、このコーティング層１６の研磨作業時に加わる力に対しても、上記構成を有する巻芯１００は十分な剛性を有しているので、十分な研磨作業を行えるものとなっているのである。換言すれば、コーティング層１６の研磨をすることによって、当該巻芯１００は再利用性の高いものとなっているのである。
【００２７】
特に、以下の実施例に係る巻芯１００では、これを構成している芯材２０が、前述した巻芯本体１０と同様な方法で形成されるものである。すなわち、この芯材２０は、図３に示すように、基材層２２の上面にガラスあるいはカーボン繊維２３等を順次巻回し、しかも第一ワインディング層２４と第二ワインディング層２５とでそのワインディング角度を変えたから、各第一ワインディング層２４及び第二ワインディング層２５の間の隙間が完全に埋められているから、その外形が真円に近いものとなっている。従って、この巻芯１００にあっては、全体として均質な質量を有していることになるから、これを高速回転させた場合であっても「ブレ」は全く生じないようになっている。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明に係る巻芯１００の各実施例について、その製造方法も加味しながら、図面を参照して順次説明する。
【００２９】
図１には、本発明に係る巻芯１００の斜視図が示してあり、本実施例の巻芯１００は、図２に示したように、主として基材層１２、第一ワインディング層１４、第二ワインディング層１５及びコーティング層１６とからなる巻芯本体１０を備えている。この図２には、説明上成形芯金１１を入れたままの状態が示してあるが、この成形芯金１１は巻芯本体１０を完成させた後に取外されるものであって、本発明に係る巻芯１００の構成要素ではない。
【００３０】
基材層１２は、中心物となる成形芯金１１に、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を２層に巻回して構成されているもので、この基材層１２は完成後の巻芯本体１０の内面を滑らかにしかつ内径精度を上げるためのものである。この場合、成形芯金１１は当然真円に近いものが使用され、その表面には必要に応じて離型剤が塗布される。離型剤を塗布するのは、完成後の巻芯本体１０からこの成形芯金１１を抜き取る場合に、その作業を容易に行なえるようにするためである。
【００３１】
また、基材層１２を成形芯金１１に対して巻回するには、その布目が成形芯金１１に対して斜めになるように配置してなされる。その理由は、この基材層１２上に後述の第一ワインディング層１４をその上に巻回していく場合に、この巻回途中において基材層１２がほぐれないようにするためである。
【００３２】
さらに、この実施例においては、基材層１２の巻き数を２回としたがこれに限るものではなく、次に述べるように、１回でもよくまた３回以上であってもよい。この基材層１２は、巻芯本体１０として完成した後における強度を保障するというよりは、むしろ次の第一ワインディング層１４及び第二ワインディング層１５の巻回作業を容易かつ確実にするものであり、例えば巻芯本体１０自体の径が小さい場合には１回でよいし、一方、巻芯本体１０の径が大きい場合には３回以上巻回すればよいのである。なお、この巻芯本体１０としては、その最終的な直径が２５ｍｍ〜４００ｍｍであり、長さが３００ｍｍ〜６０００ｍｍ程度まであるものが製造されるのである。
【００３３】
第一ワインディング層１４は、成形芯金１１とともに回転される基材層１２の上面に、繊維１３を順次巻回（ワインディング）することによって形成される。この第一ワインディング層１４を形成する繊維１３は、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成されたものであり、巻回される以前にプリプレグ化されている。勿論、この巻回にあたっては、各繊維１３に所定の張力を付した状態で行なわれる。そして、この第一ワインディング層１４を形成する繊維１３の成形芯金１１軸心に対する傾斜角度は、本実施例の場合４５度である。この傾斜角度で成形芯金１１の一端側から他端側に向けて所定の隙間で巻回し、他端に致ると今度は逆の傾斜角度（１３５度）で同様な巻回作業を順次行なっていく。このような巻回によって形成された層（繊維１３の一回巻きを１層とする）は、本実施例にあっては６層であった。この第一ワインディング層１４が、当該巻芯１００の強度等を出す主たる部分となるから、繊維１３によって形成される層の数はもっと多くてもよいが、径の小さい巻芯１００を形成する場合には少なくてもよい。
【００３４】
第二ワインディング層１５は、基本的には第一ワインディング層１４を形成する場合と同様な方法によって形成されるが、その成形芯金１１に対する傾斜角度及び巻き数において異なる。すなわち、この第二ワインディング層１５を形成する繊維１３の傾斜角度は本実施例にあっては７５度であり、またその巻き数は３層である。この傾斜角度で、上述の第一ワインディング層１４の場合と同様に、成形芯金１１の一端側から他端側に向けて所定の隙間で巻回し、他端に致ると今度は逆の傾斜角度（１０５度）で同様な巻回作業を順次行なっていく。このように、繊維１３の傾斜角度を第一ワインディング層１４の場合に比較して変更したのは、第一ワインディング層１４を形成している繊維１３の各隙間を埋め尽くす必要があるからである。すなわち、第一ワインディング層１４を形成している繊維１３の交差部分以外の部分で何等かの原因によって隙間が出きている場合であっても、その上から傾斜角度の異なる繊維１３を巻回することによって、この隙間は完全に埋めることができるからである。
【００３５】
また、第二ワインディング層１５の巻き数を３層として、第一ワインディング層１４の場合より少なくしたのは、この第二ワインディング層１５は巻芯１００としての強度を保障するものではなく、完成後の巻芯１００の表面が完全に滑らかなものとするためのものであり、従ってこの第二ワインディング層１５によって巻芯１００の表面が滑らかなものとなるのであれば本実施例の場合より少ない回数であってもよいものである。
【００３６】
そして、この発明に係る巻芯１００にあっては、最外層にエポキシ樹脂によるコーティング層１６が施されており、その厚さは０．３〜０．４であった。また、このコーティング層１６の表面に機械的研磨を施して、１Ｓ〜１．５Ｓの表面仕上げし、研摩面とした。
【００３７】
以上のように構成した巻芯本体１０の心円度は６／１００であって従来のものの心円度１５／ １００よりその精度が向上しており、またそのヤング率は１８００ｋｇｆ／ｍｍであった。なお、以上のように形成した巻芯１００にあっては、その表面仕上げをする前に、すなわち各層及び各被膜が硬化した後において、成形芯金１１が抜き出される。この成形芯金１１の抜き出しは、当該成形芯金１１に離型剤が塗布してあればより一層良好に行なうことができるものであり、各層の端部を係止部材に係止させた状態で成形芯金１１を機械によって強制的に引き抜くことによって行なわれる。その後にこれら巻芯本体１０はその表面仕上げがなされるとともに、巻芯本体１０の不要な端部を切断して完成品とされるのである。
【００３８】
以上のような巻芯本体１０内に、所定空間Ｒを介して収納される芯材２０は、図４及び図５に示すように、巻芯１００の軸心となるものである。なお、この巻芯本体１０内は、完成後の巻芯１００の洗滌等における水切りを良好にしたり、静電的に付着したゴミの除去等を簡単に行えるようにしたりするために、左右両端にて完全に開放された筒体としたものである。
【００３９】
特に、この実施形態に係る巻芯１００では、これを構成している芯材２０が、図３に示すように、基材層２２の上面にガラスあるいはカーボン繊維２３等を順次巻回し、しかも第一ワインディング層２４と第二ワインディング層２５とでそのワインディング角度を変えたから、各第一ワインディング層２４及び第二ワインディング層２５の間の隙間が完全に埋められているから、その外形が真円に近いものとなっている。
【００４０】
この芯材２０は、巻芯本体１０に対して固定して一体化しなければならないが、それを行なうのがドーナツ型の円盤状に形成した連結板３０であり、この連結板３０によって図４に示したように固定された芯材２０は、巻芯本体１０の軸心に位置することになるのである。つまり、この芯材２０は、巻芯１００を回転させるときの言わば回転軸となるものであり、回転軸として必要な剛性を有したものである。
【００４１】
連結板３０による芯材２０の巻芯本体１０に対する一体化は種々な形式が採用されるものであり、図５及び図６の（イ）に示したように、連結板３０の外周に巻芯本体１０の端面に当接するフランジ部を形成しておいて、このフランジ部によって巻芯本体１０の端面を覆いながら巻芯本体１０と芯材２０との一体化を図るように実施してもよい。なお、図５に示した連結板３０にあっては、その外面にチャッキング板５０を一体化したものであり、このチャッキング板５０によって巻芯１００を回転させる装置に掛けられるようにしたものである。勿論、連結板３０は、例えば図６の（ロ）に示したように、巻芯本体１０と芯材２０とを同じ長さのものにしておいて、これらの間に一体化するものであってもよく、この場合には巻芯１００の各構成部材の形状を簡略化できるものであり、特に直径の小さな巻芯１００を構成するのに適しているものである。
【００４２】
連結板３０の巻芯本体１０及び芯材２０に対する一体化は、例えば連結板３０の巻芯本体１０や芯材２０が嵌合される部分にネジを切っておき、これに合うネジを巻芯本体１０や芯材２０の該当部分に形成しておいて、当該連結板３０を巻芯本体１０及び芯材２０に螺着することによって行ってもよい。また、連結板３０の嵌合部の外径等を巻芯本体１０や芯材２０の該当部分と同じにしておいて、接着剤を塗布して強制嵌合することにより一体化するように実施してもよい。勿論、上記ネジ及び接着剤を併用して実施してもよい。
【００４３】
さて、以上のようにして形成される所定空間Ｒ内には、緩衝材からなる支持層４０を形成するのであるが、この支持層４０としては、図８に示すような中空球状体４２、図１０に示すようなハニカムシート４４が採用される。なお、この支持層４０としては、他に、図４〜図７に示したような発泡性樹脂４１、図９に示すような発泡樹脂円板４３が適宜採用されるものであり、各場合について、その製造方法も加味しながら順次説明する。
【００４４】
図４〜図７に示した支持層４０は発泡性樹脂４１によって形成したものであるが、この発泡性樹脂４１は、例えば図７に示すように、図４に示したチャッキング板５０を取り付ける前にその全体を立てておいて、チャッキング板５０を固定するために連結板３０に形成してある各取付穴を利用して発泡性樹脂４１の材料を注入ノズルによって下から注文することにより所定空間Ｒ内に充填するのである。発泡性樹脂４１の材料を下側から注入するのは、これによって支持層４０を所定空間Ｒ内に完全に充填されたものとするためであり、余剰となった材料は上側の連結板３０の取付穴から出るので、これを除去すればよい。
【００４５】
図８に示した支持層４０は、最近安価に提供されてきつつある合成樹脂製の中空球状体４２を利用して形成したものであるが、この中空球状体４２は、図８に示したように立てておいた半製品の上方から所定空間Ｒ内に投入すればよいものである。なお、各中空球状体４２が所定空間Ｒ内にて移動しないようにするために、各中空球状体４２の表面に前述した発泡性樹脂４１の材料や別の接着剤を塗布しておいて投入するようにするとよい。各中空球状体４２は中空のものであるから、完成後の巻芯１００全体の重量をそれ程増大されることがなく、各中空球状体４２は球体であるから、巻芯本体１０の芯材２０に対する支持を十分な剛性で以て行うことができるものとなる。そして、この中空球状体４２による支持層４０の形成を非常に容易に形成できるものである。
【００４６】
以上の発泡性樹脂４１や中空球状体４２は、その材料のコストが少し高くなるが、図９に示すような発泡樹脂円板４３を利用すると、より安価に支持層４０を形成できるものである。すなわち、ポリプレピレン等からなる発泡性合成樹脂板から、図９に示したようなドーナツ型の円板である発泡樹脂円板４３を多数打ち抜き形成しておいて、これを芯材２０の外周に順次間をつめて嵌合する。勿論、各発泡樹脂円板４３の穴の径は芯材２０の外径と同じであり、各発泡樹脂円板４３の外径は巻芯本体１０の内径と同じにしておくものである。このような発泡樹脂円板４３を多数嵌合した芯材２０を巻芯本体１０内に嵌合すれば、各発泡樹脂円板４３が支持層４０を構成することになるのである。なお、各発泡樹脂円板４３の表面に、巻芯本体１０内に嵌合する前に接着剤を塗布しておくと、各発泡樹脂円板４３による巻芯本体１０と芯材２０との一体化をより確実に行なうことができるものである。
【００４７】
そして、本実施形態では、所定空間Ｒ内に形成すべき支持層４０として、図１０に示したようなハニカムシート４４を利用して構成したものである。ハニカムシート４４は、紙や金属薄板からなる帯体を互いに部分的に連結して構成したものであって、これを広げたときに、図１０の（イ）に示したような六角柱状の空間を連続的に形成できるようにしたものであり、これを芯材２０の表面に巻回しながら接着剤によって一体化するのである。そして、ハニカムシート４４によって表面を覆った芯材２０を巻芯本体１０内に嵌合することにより、各ハニカムシート４４によって支持層４０を構成するようにするのである。なお、各ハニカムシート４４の表面側にも接着剤を塗布しておいて、各ハニカムシート４４と巻芯本体１０の内面との接着がなされるようにするとよい。
【００４８】
このように、ハニカムシート４４を利用して支持層４０とすれば、図１０の（ロ）に示したように、所定空間Ｒ内には紙等の帯体からなる多数の隔壁が連続状態で形成されることになるから、これらの隔壁によって巻芯本体１０の芯材２０に対する支持が確実になされるのである。
【００４９】
なお、本実施例の巻芯１００においては、図１及び図２の（イ）に示したように、巻芯本体１０の所定位置に目印１７が形成してあり、この目印１７によってチャッキング板５０によるチャッキング位置を明示するようにしている。原反を巻回した巻芯１００の重量は相当なものになるのであり、これを支持装置あるいは巻戻し装置に掛ける場合には、その作業の最初から巻芯１００の位置をある程度決めておかなければならないことが多く、その場合にこの目印１７は相当役に立つものとなるものである。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、まず請求項１に係る発明においては、上記各実施例にて例示した如く、
「フィルム、シート等の原反の巻き取り等に使用される巻芯であって、
最外層を構成して表面に原反が巻回される筒状の巻芯本体１０と、この巻芯本体１０内に所定空間Ｒを残して収納されて巻回時等における回転軸となる芯材２０と、この芯材２０と巻芯本体１０とを互いに連結する連結板３０とを備え、
巻芯本体１０を、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を巻回して構成した基材層１２と、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成された繊維１３を所定の傾斜角度で巻回した第一ワインディング層１４と、この第一ワインディング層１４を形成している繊維１３の交差角度とは異なる交差角度で繊維１３を巻回して構成した第二ワインディング層１５、及びコーティング層１６とにより構成するとともに、
巻芯本体１０の表面を、面粗度が１Ｓ〜１．５Ｓの研磨面とし、
かつ、巻芯本体１０と芯材２０との間の所定空間Ｒ内に緩衝材からなる支持層４０を形成し、この支持層４０をハニカムシート４４によって構成したことを特徴とする原反のための巻芯１００」
であり、また請求項２に係る発明の採った手段は、
「フィルム、シート等の原反の巻き取り等に使用される巻芯であって、
最外層を構成して表面に原反が巻回される筒状の巻芯本体１０と、この巻芯本体１０内に所定空間Ｒを残して収納されて巻回時等における回転軸となる芯材２０と、この芯材２０と巻芯本体１０とを互いに連結する連結板３０とを備え、
巻芯本体１０を、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を巻回して構成した基材層１２と、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成された繊維１３を所定の傾斜角度で巻回した第一ワインディング層１４と、この第一ワインディング層１４を形成している繊維１３の交差角度とは異なる交差角度で繊維１３を巻回して構成した第二ワインディング層１５、及びコーティング層１６とにより構成するとともに、
巻芯本体１０の表面を、面粗度が１Ｓ〜１．５Ｓの研磨面とし、
かつ、巻芯本体１０と芯材２０との間の所定空間Ｒ内に緩衝材からなる支持層４０を形成し、この支持層４０を中空球状体４２によって構成したことを特徴とする原反のための巻芯１００」
にその構成上の特徴があり、これにより、軽量化、硬度化、耐摩耗性化、表面の平滑化及び熱膨張率の低減化を果すことができて、簡単に製造することのできる巻芯を提供することができるのである。
【００５１】
すなわち、本発明の巻芯１００によれば、回転軸となる芯材２０の外側に発泡性樹脂４１等からなる支持層４０を介して巻芯本体１０を一体化して構成したから、巻芯１００全体が大径のものになっても、その全体重量が増大することはないのである（軽量性の達成）。また、上記のように構成したことによって、この巻芯１００の剛性は、軽量なものであるにかかわらず十分なものとなるのであり、しかも原反フィルムの巻き締め力に十分対抗できる強度の高いものとすることができる（強度性の確保）。さらに、原反フィルムが直接巻回される巻芯本体１０は、発泡性樹脂４１等からなる支持層４０によって芯材２０に対してその内面全体で支持されているのであるから、この巻芯本体１０が部分的に撓んだり変形したりすることが常時ないのであり、巻回されていく原反に「しわ」を発生させることがない（平滑性の確保）。
【００５２】
さらに、この巻芯１００によれば、原反が直接巻回される巻芯本体１０を熱膨張係数の小さい材料によって形成したから、巻回時に生ずる機械的発熱に対して大きく熱膨張することがないのであり、しかもこの巻芯本体１０は芯材２０に対して支持層４０を介して支持するようにしているから、巻芯本体１０の表面に巻回されるべき原反に「しわ」を発生させることがない（非熱膨張性の確保）のである。
【００５３】
そして、この巻芯１００においては、巻芯本体１０が支持層４０を介して芯材２０に対してしっかりと支持されているから、巻芯本体１０のコーティング層１６に生じたキズや汚損を研磨または研削によって除去する場合にも、巻芯１００は全く撓むことがないのであり、従って巻芯１００の全ての部分において真円状態を確保することができ、巻芯１００の再使用を十分行うことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る巻芯の部分斜視図である。
【図２】  同巻芯の外側部分を構成している巻芯本体の構造を示す部分斜視図である。
【図３】  同巻芯の内側部分を構成している芯材の構造を示す部分斜視図である。
【図４】  同巻芯を示す図であって、（イ）は側面図、（ロ）は図５の１−１線に沿ってみた断面図である。
【図５】  図１に示した巻芯の縦断面図である。
【図６】  巻芯本体と芯材とを一体化する連結板の例を示す部分断面図である。
【図７】  本発明に係る巻芯の支持層を発泡性樹脂によって構成する場合の製造方法を示す断面図である。
【図８】  本発明に係る巻芯の支持層を中空球状体によって構成する場合の製造方法を示す断面図である。
【図９】  本発明に係る巻芯の支持層を発泡樹脂円板によって構成する場合の製造方法を示す断面図である。
【図１０】  本発明に係る巻芯の支持層をハニカムシートによって構成する場合の製造方法を示す断面図である。
【図１１】従来の巻芯を示す断面図である。
【符号の説明】
１００    巻芯
１０    巻芯本体
１１    成形芯金
１２    基材層
１３    繊維
１４    第一ワインディング層
１５    第二ワインディング層
１６    コーティング層
２０    芯材
３０    連結板
４０    支持層
４１    発泡性樹脂
４２    中空球状体
４３    発泡樹脂円板
４４    ハニカムシート
５０    チャッキング板
【図１】
0003708421.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003708421.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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