(57)【要約】      （修正有）【課題】エンボス加工を高速に行うときに賦型率が低下することのないエンボス加工方法および装置を提供する。【解決手段】エンボス加工用の版ローラ１および／または圧ローラ２を中空構造であって弾性材料から成る中空弾性ローラとし、その中空弾性ローラにおける内圧を調節することによりその中空弾性ローラの押潰量を変化させニップ幅を調節するようにしたエンボス加工方法および装置。【選択図】  図１
2006088336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンボス加工用の版ローラおよび／または圧ローラを成す中空構造の弾性材料から成る中空弾性ローラと、その中空弾性ローラの内圧を調節する内圧調節器とを具備することを特徴とするエンボス加工装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンボス加工装置において、前記内圧が加工速度に対応する目標内圧となるように前記内圧調節器を操作する内圧制御手段を具備することを特徴とするエンボス加工装置。
【請求項３】
エンボス加工用の版ローラおよび／または圧ローラを中空構造であって弾性材料から成る中空弾性ローラとし、その中空弾性ローラにおける内圧を調節することによりその中空弾性ローラの押潰量を変化させニップ幅を調節することを特徴とするエンボス加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンボス加工の技術分野に属する。特に、紙、化粧シート、厚紙、カレンダー、プラスチックフィルム、プラスチックカード、可塑状態の物質、金属薄板、等に立体形状を形成するエンボス加工装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンボス加工における加工の達成度を、たとえば、エンボス加工用の版ローラにおける所定部位の基準面からの深度に対するエンボス加工品における対応部位の基準面からの深度の比、すなわち賦型率として表すことがある。その賦型率はエンボス加工における様々な条件によって変化し、エンボス対象物体の品質に影響する。たとえば、エンボス加工を高速に行うとエンボス時間が不足し塑性変形する量が低下するため賦型率が低下し、エンボス対象物体への柄の入りが浅くなるという問題がある。
【０００３】
そこで、高速での賦型率の低下を見越して柄の入りが深くなるようにする提案がある（特許文献１）。この提案のエンボス加工装置においては、剛性体の版ローラ（金属製エンボスローラ）と弾性体の圧ローラ（弾性ローラ）によりエンボス対象物体をニップし加圧することによりエンボス加工が行われている。
【特許文献１】特開平６−１４３４６６号公報  しかしながら、エンボス加工を高速に行うときに賦型率が低下することには変わりがないため、エンボス対象物体への柄の入りが浅くなるという問題を根本的に解決するものではなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の問題を解決するために成されたものである。その目的は、エンボス加工を高速に行うときに賦型率が低下することのないエンボス加工装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係るエンボス加工装置は、エンボス加工用の版ローラおよび／または圧ローラを成す中空構造の弾性材料から成る中空弾性ローラと、その中空弾性ローラの内圧を調節する内圧調節器とを具備するようにしたものである。
また本発明の請求項２に係るエンボス加工装置は、請求項１に係るエンボス加工装置において、前記内圧が加工速度に対応する目標内圧となるように前記内圧調節器を操作する内圧制御手段を具備するようにしたものである。
また本発明の請求項３に係るエンボス加工方法は、エンボス加工用の版ローラおよび／または圧ローラを中空構造であって弾性材料から成る中空弾性ローラとし、その中空弾性ローラにおける内圧を調節することによりその中空弾性ローラの押潰量を変化させニップ幅を調節するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の請求項１に係るエンボス加工装置によれば、エンボス対象物体をエンボス加工用の版ローラと圧ローラで挟持し加圧するときの距離であるニップ幅を調節することができる。ニップ幅を調節することはエンボス時間を調節することである。すなわち、エンボス時間を適正化することにより塑性変形する量が適正化し賦型率が適正化する。したがって、エンボス加工を高速に行うときに賦型率が低下することのないエンボス加工装置が提供される。
本発明の請求項２に係るエンボス加工装置によれば、内圧が加工速度に対応する目標内圧となるように制御される。したがって、加工速度を変化させたときの賦型率の適正化を自動で行うことができる。
本発明の請求項３に係るエンボス加工方法によれば、エンボス対象物体をエンボス加工用の版ローラと圧ローラで挟持し加圧するときの距離であるニップ幅を調節することができる。ニップ幅を調節することはエンボス時間を調節することである。すなわち、エンボス時間を適正化することにより塑性変形する量が適正化し賦型率が適正化する。したがって、エンボス加工を高速に行うときに賦型率が低下することのないエンボス加工方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。図１はエンボス加工用の版ローラと圧ローラにおける加圧状態（ニップ状態）を示す断面図である。また、図２はエンボス加工が行われている状態を示す斜視図である。図３は本発明のエンボス加工装置における構成の一例を示すブロック図である。図１〜図３において、１は版ローラ、２は圧ローラ、２１は結合器、３は内圧調節器、４は内圧制御手段、１００はエンボス対象物体である。
【０００８】
版ローラ１は、エンボス加工用の版ローラ、すなわちローラの周面（版面）に凹凸が形成されたエンボスローラである。版ローラ１は、図１に示す一例においては、一般的な鋼、アルミニューム、等の金属材料（剛性材料）から成る版ローラである。本発明においては、この版ローラ１および／または圧ローラ２が中空構造の弾性材料から成る中空弾性ローラである。すなわち、本発明においては、圧ローラ２が中空弾性ローラであれば、版ローラ１は剛性材料から成る剛性ローラであっても中空構造の弾性材料から成る中空弾性ローラであってもよい。版ローラ１が中空弾性ローラであるときには、ローラの周面（版面）に形成されるエンボス加工用の凹凸は、弾性材料に形成された凹凸、または弾性材料に支持された剛性材料に形成された凹凸である。
【０００９】
圧ローラ２は、エンボス加工用の版ローラ１と一対で使用しエンボス対象物体１００を版ローラ１に押圧するための圧ローラである。圧ローラ２は、図１に示す一例においては、本発明の中空構造の弾性材料から成る中空弾性ローラである。本発明においては、この圧ローラ２および／または版ローラ１が中空構造の弾性材料から成る中空弾性ローラである。すなわち、本発明においては、版ローラ１が中空弾性ローラであれば、圧ローラ２は材料（剛性材料または弾性材料）を限定しない一般的なローラであっても中空構造の弾性材料から成る中空弾性ローラであってもよい。
【００１０】
ここで中空弾性ローラとは、すくなくともローラの周面が弾性材料によってできていて、軸平行に対向して設けられた剛性ローラで押圧されたときには、その周面が剛性ローラの周面の形状に従って弾性変形するローラである。なお、ここでいう弾性材料には、粘性と弾性とを有する粘弾性材料も含まれる。特に、外力を受けたとき、最終的には弾性的であるが、変形の増大が時間的に遅れを示す粘弾性材料、すなわちバネとダッシュポットが並列に結合したフォークト・モデルで表わされる粘弾性材料が含まれる。これに対して、外力を受けたとき、短い時間では弾性的に変形するが、長い時間の後には流動を起こす粘弾性材料、すなわちバネとダッシュポットが直列に結合したマクスウェル・モデルで表わされる粘弾性材料は含まれない。
【００１１】
中空弾性ローラの典型的な構造としては、自動車用のタイヤと同様の構造を有する。タイヤにはチューブレスタイヤとチューブタイヤとがある。チューブレスタイヤはタイヤの内側に空気を通しにくいゴムが貼ってあり、ホイールと合わさる部分の形状を工夫してあり、タイヤ自体が空気を密閉して逃がさない構造である。チューブタイヤはタイヤの中に空気を通しにいくいゴムで作られたチューブが入っていて、そのチューブに空気を入れて膨らませる構造である。本発明においては、いずれの構造であってもよい。
【００１２】
ただし、中空弾性ローラでは、一般のタイヤと比較して扁平比が極めて小さな特殊な形状を有する。（タイヤ断面高さ）をタイヤ外径からリム径を引いた数値の１／２、（タイヤ断面幅）をタイヤのサイドウォール間の直線距離としたとき、（扁平比）＝（タイヤ断面高さ）／（タイヤ断面幅）である。（タイヤ断面幅）は中空弾性ローラにおける周面の全幅に相当する。
なお、中空弾性ローラの内圧とはタイヤに密閉された空気の圧力に相当するもの、すなわち中空弾性ローラの弾性体部分の内部に密閉された空気（窒素等の他の気体であっても良い）の圧力のことである。
【００１３】
中空弾性ローラが軸付のローラであるときには、その軸はフレームの軸受けによって適正な位置に強固に支持できなければならない。したがって、すくなくともローラの軸は剛性材料によってできている。また、中空弾性ローラが軸無しのローラ（スリーブ型ローラ）であるときには、エンボス加工装置のチャッキングコーンによって適正な位置に強固に支持できなければならない。したがって、ローラのチャック部は、たとえば、貫通する孔が開いている、ハブ（hub）またはホイールのリムのような形状、すなわちエッジにフランジの着いたパイプの形状を有し、剛性材料によってできている。
【００１４】
回転結合器２１は回転体である中空弾性ローラの弾性体部分の内部に通じる回転する配管と外部の静止した配管とを結合するための結合器である。回転結合器２１におけるそれらの配管の結合部分は回転可能であり、かつ気密が保持される構造となっている。その構造としては周知のものを適用することができ本発明において特に限定はない。
【００１５】
内圧調節器３は中空弾性ローラの内圧をダイヤフラムの変位などによって検出して空気または電気信号に変換し、調節弁を制御して内圧を調節する調節器である。内圧調節器３は、一次側から高圧空気を入力して二次側に配管されている中空弾性ローラの内部に送出し内圧を高くする。二次側の配管は前述の回転結合器２１と結合する外部の静止した配管と連結している。また、中空弾性ローラの内部の空気を二次側の配管から分岐させて外部に放出し中空弾性ローラの内圧を低くする。内圧調節器３は、内圧制御手段４から入力した目標圧力となるように上述の調節を行う。
【００１６】
内圧制御手段４はエンボス加工装置の走行制御手段（図示せず）からエンボス対象物体１００の走行速度信号を入力し、走行速度に対応する目標内圧を演算し内圧調節器３に出力する。走行速度信号は版ローラ１の軸またはそれと同期して回転する回転軸に取付けられたロータリーエンコーダの出力信号、等に基づいて生成される。走行速度と目標内圧の関係を関数として内圧制御手段４に登録しておき、その関数に基づいて目標内圧を演算する構成とすることができる。また走行速度と目標内圧の関係をテーブルとして内圧制御手段４に登録しておき、そのテーブルを参照して目標内圧を得る構成とすることができる。
【００１７】
目標内圧は走行速度が遅いときには高くする。版ローラ１と圧ローラ２とが接触する部位の間の圧力、すなわちニップ圧が一定であるとする。このとき、目標内圧を高くすることにより中空弾性ローラの弾性変形が小さくなりニップ幅が小さくなる。その結果ニップ時間が所定の範囲に調節され、賦型率を所定の範囲に保持することができる。
また目標内圧は走行速度が早いときには低くする。このときニップ圧が一定であるとすると、目標内圧を低くすることにより中空弾性ローラの弾性変形が大きくなりニップ幅が大きくなる。その結果ニップ時間が所定の範囲に調節され、賦型率を所定の範囲に保持することができる。
【００１８】
以上、構成について説明した。次に、本発明のエンボス加工装置における動作について図４を参照して説明する。図４はエンボス加工の過程を示すフロー図である。
まず、図４のステップＳ１（テーブル／関数読込）において、内圧制御手段４はエンボス加工対象物体１００に適合する走行速度と目標内圧の関係をテーブルまたは関数として読み込む。エンボス加工の品目は多数あり、品目によってエンボス加工対象物体１００の材料は異なる。各々の材料は各々の材料物性（たとえば粘弾性特性）を有するため、エンボス加工の条件を適合させる必要性がある。オペレータは、リピート品目であれば、前回の条件に合致するテーブルまたは関数を内圧制御手段４に設定する。リピート品目でなければ、適合すると予測される既存のテーブルまたは関数を内圧制御手段４に設定し、運転しながら条件をマニュアル修正する。マニュアル修正したデータはテーブルまたは関数として保存しておく。そして、リピートがあったときにはそれを適用する。
【００１９】
次に、ステップＳ２（加工開始）において、エンボス加工対象物体１００を版ローラ１と圧ローラ２との間に通し、版ローラ１と圧ローラ２とニップして圧力と熱を加えながら走行させてエンボス加工を開始する。
次に、ステップＳ３（走行速度入力）において、内圧制御手段４はエンボス対象物体１００の走行速度信号を入力する。
次に、ステップＳ４（目標内圧を導出）において、内圧制御手段４は走行速度に対応する目標内圧を導出し内圧調節器３に出力する。
【００２０】
次に、ステップＳ５（内圧調節）において、内圧調節器３は中空弾性ローラの内圧が、目標内圧と一致するように内圧の調節を行う。これによりエンボス加工を高速に行うときに賦型率が低下することがなくなるだけでなく、賦型率がエンボス加工の速度に依存しなくなり、賦型率が許容限度を超えて高くなることも防ぐ。
次に、ステップＳ６（加工終了？）において、内圧制御手段４は走行制御手段（図示せず）からの信号、等に基づいてエンボス加工の終了であるか否かを判定する。終了でないときにはステップＳ３に戻って前述の以降のステップを繰返す。終了のときにはエンボス加工における内圧制御を終了とする。
【００２１】
上述においては、走行速度に応じた目標内圧となるように目標値に追従する自動制御を行う過程を説明した。自動制御ではなくマニュアル制御を行うときには、上述においてオペレータが目標値を手動で設定するように構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】エンボス加工用の版ローラと圧ローラにおける加圧状態（ニップ状態）を示す断面図である。
【図２】エンボス加工が行われている状態を示す斜視図である。
【図３】本発明のエンボス加工装置における構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明のエンボス加工装置、エンボス加工方法におけるエンボス加工の過程を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  版ローラ
２  圧ローラ
２１  結合器
３  内圧調節器
４  内圧制御手段
１００  エンボス対象物体である。
【図１】
2006088336.tif 000003
【図２】
2006088336.tif 000004
【図３】
2006088336.tif 000005
【図４】
2006088336.tif 000006