(57)【要約】【課題】シート材に細い径の孔を多数加工する場合であっても、加工刃の摩耗を少なくして、加工刃交換等のメンテナンスの頻度を低減する。【解決手段】刃先が外周面に沿うように形成された切れ刃１ａを有するカッターローラ１と、外周面に所定パターンの凸部２２ａが設けられた版胴２とを、その各回転軸が互いに平行となるように対向配置し、それらカッターローラ１と版胴２とを互いに逆向きに回転させた状態で、そのカッターローラ１と版胴２との間にシート材Ｓを供給し、シート材Ｓの凸部２２ａ先端面に接触している部分の全て（もしくは一部）を切れ刃ａによって削り取ってシート材Ｓに孔などを加工する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙シート等のシート材に孔加工または透かし加工などを行う装置であって、刃先が外周面に沿うように形成された切れ刃を有するカッターローラと、外周面に所定パターンの凸部が設けられた版胴とが、その各回転軸が互いに平行となるように対向配置されており、前記カッターローラと版胴とを回転させた状態で、それらカッターローラと版胴との間にシート材を供給することにより、シート材を加工するように構成されていることを特徴とするシート材の加工装置。
【請求項２】
前記版胴は、フレキシブルベースの片面に前記凸部が所定パターンで形成されてなるフレキシブルダイを、マグネットシリンダの外周面に装着する構造であることを特徴とする請求項１記載のシート材の加工装置。
【請求項３】
前記カッターローラの切れ刃は、ローラ軸方向の中央部を挟んだ両側部分のねじり角が互いに対称となるように形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のシート材の加工装置。
【請求項４】
前記版胴の凸部先端面を研磨するための砥石を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシート材の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切手・印紙などのシート材に孔（例えば切り取りミシン孔）を加工する孔加工、あるいは、シート材に透かし文字・模様や切れ溝（ハーフカット）などの加工を行う際に使用されるシート材の加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
切手シートや印紙シートなどのシート材に、切り取りミシン孔を加工する加工装置としては、従来、多数のパンチピンが植設されたパンチ支持シェルを外周面に設けたパンチシリンダと、そのパンチシリンダの前記パンチピンに対応する位置関係でダイホールが配置されたホールシェルを外周面に設けたダイシリンダとを備え、そのパンチシリンダとダイシリンダとを対向配置し、これら一対のシリンダを互いに逆向きに回転させた状態で、一対のシリンダ間に切手シート等のシート材を供給することにより、シート材に多数の孔（ミシン孔）を加工するロータリー型の孔加工装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
実開平５−５６３９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特許文献１に記載されているような加工装置では、パンチピンとダイホールを用いた打ち抜き加工にてシート材に孔をあける構造であるので、切手シート等のように、細い径（例えば０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度）の孔を多数加工する場合、パンチピン（加工刃）の摩耗が激しくて、例えば２０〜１００時間程度の使用でパンチピンを取り替える必要がある。また、打ち抜き加工であるので、シート材に透かし文字・模様や切れ溝などの加工を行うことはできない。
【０００５】
本発明はそのような実情に鑑みてなされたのもので、シート材に細い径の孔を多数加工する場合であっても、加工刃の摩耗が少なくて、加工刃交換等のメンテナンスの頻度を低減することができ、しかも、シート材に透かし文字・模様や切れ溝などの加工を行うことも可能なシート材の加工装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の加工装置は、紙シート等のシート材に孔加工または透かし加工などを行う装置であって、刃先が外周面に沿うように形成された切れ刃を有するカッターローラと、外周面に所定パターンの凸部が設けられた版胴とが、その各回転軸が互いに平行となるように対向配置されており、前記カッターローラと版胴とを回転させた状態で、それらカッターローラと版胴との間にシート材を供給することにより、シート材を加工するように構成されていることによって特徴づけられる。
【０００７】
本発明の加工装置において、例えば、カッターローラの切れ刃の刃先（先端）を、版胴外周面の凸部の先端面に接触もしくは接触しない程度にまで近づけた状態で、カッターローラと版胴とを互いに逆向きに回転させるとともに、それらカッターローラと版胴との間に紙シート等のシート材を供給すると、シート材の凸部先端面に接触している部分の全て（シート厚み方向の全て）が切れ刃によって削り取られて、凸部先端面の形状に対応する形状の孔がシート材に加工される。
【０００８】
また、カッターローラの切れ刃と版胴の凸部先端面との間に所定の隙間をあけた状態で加工を行うと、シート材の凸部先端面に接触している部分の一部（シート厚み方向の一部）が削り取られて、凸部のパターン形状に対応する形状の透かし模様・文字もしくは切れ溝がシート材に加工される。
【０００９】
このように、本発明の加工装置では、カッターローラの切れ刃による切削加工によってシート材に孔（もしくは透かし、切れ溝等）を加工するので、ポンチピン・ダイホールを用いた打ち抜き加工のように、加工刃に大きな剪断力や衝撃力などが作用することがなくなる。これにより加工刃（切れ刃）の摩耗が少なくて済み、メンテナンスの頻度を大幅に低減することができる。
【００１０】
なお、版胴の外周面に設ける凸部としては、円柱状もくしくは多角柱状等の凸部であってもよいし、断面台形もしくは三角形等で版胴外周面に沿って一様で延びる凸条であってもよい。
【００１１】
本発明の加工装置に用いる版胴の構造としては、円筒ローラ（シリンダ）の外周面に凸部を植え込み固定する構造、あるいは、フレキシブルベースの片面に所定パターンの凸部が形成されてなるフレキシブルダイを、マグネットシリンダの外周面に磁気吸着により着脱自在に装着する構造を挙げることができる。
【００１２】
本発明の加工装置において、カッターローラの切れ刃は、ローラ軸方向の中央部を挟んだ両側部分のねじり角が互いに対称となるように形成することが好ましい。このように、カッターローラの軸方向の中央部を挟んだ両側において、切れ刃のねじり角を対称（同じ角度で逆向きのねじれ角）としておけば、カッターローラにて加工されるシート材に、シート幅方向（シート送り方向と直交する方向）の両端に向けて均等な引っ張り力が作用するようになるので、シート材の位置ずれ・皺などの発生を防止することができ、より正確な孔加工等を実施できる。
【００１３】
本発明の加工装置において、版胴の外周面に配置した凸部の先端面を研磨する砥石を設け、その砥石による研削加工により、版胴の回転中心に対する凸部先端面の距離つまり凸部先端面の真円度を高めることができる。また、凸部の版胴の回転中心に対する平行度を高めて加工を行うことができる。従って、このような砥石による研削加工を実施することにより、凸部の全ての先端面とカッターローラの切れ刃との間の距離（位置関係）を一定にすることができ、加工精度を高めることができる。さらに、カッターローラの切れ刃と版胴の凸部先端面との干渉による切れ刃の摩耗を軽減することができ、切れ刃の寿命を更に延ばすことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明の加工装置の実施形態の構成を模式的に示す正面図、図２はその実施形態の平面図である。
【００１６】
この実施形態の加工装置は、カッターローラ１、版胴２、円筒形状の砥石３などを備えている。カッターローラ１と版胴２とは、その各回転軸が互いに平行となるように対向配置されている。また、版胴２の上方位置には、加工後のシート材Ｓを搬送するシート搬送ローラ４が配置されている。
【００１７】
カッターローラ１には、図３に示すように、刃先がローラ外周面に沿う複数の切れ刃１ａ‥１ａが形成されている。カッターローラ１の切れ刃１ａは、ローラ軸に対して斜め方向に螺旋状に延びる刃（平フライス刃）であり、かつ、カッターローラ１の軸方向の中央部を境界としてその両側が互いに異なる形態となっている。具体的には、カッターローラ１の軸方向の左側部分と右側部分の切れ刃１ａのねじれ角が互いに対称（同じ角度で逆向きのねじれ角）となる形態となるように、それぞれの切れ刃１ａ‥１ａが形成されている。
【００１８】
カッターローラ１には、図２に示すように、モータ等を駆動源とする回転機構１０が設けられており、この回転機構１０の駆動によりカッターローラ１が図１の矢印の方向に回転する。カッターローラ１の回転速度は、例えば５０〜１０００ｒｐｍである。なお、カッターローラ１の両端はそれぞれ軸受６，６によって支持されている。
【００１９】
カッターローラ１の前方側（カッターローラ１の回転方向の上流側）にはバキューム吸引口５が配置されている。バキューム吸引口５はダクト等を介してバキューム装置（図示せず）に接続されており、カッターローラ１にて削り取られた切り屑を速やかに回収することができる。
【００２０】
以上のカッターローラ１及び回転機構１０などはスライド移動機構１１上に設置されており、そのスライド移動機構１１の操作により、カッターローラ１を版胴２に対して接近離反（Ｙ方向へのスライド移動）できるようになっている。スライド移動機構１１には手動微動機構（もしくは自動微動機構）が設けられており、カッターローラ１と版胴２との間の距離つまり後述するカッターローラ１の切れ刃１ａと版胴２の凸部２２ａ先端面との間の距離（隙間等）を微細に調整することができる。
【００２１】
版胴２は、図４に示すように、外周面にマグネットチップ（図示せず）を積層したマグネットシリンダ２１と、このマグネットシリンダ２１の外周面に着脱自在に装着されるフレキシブルダイ２２によって構成されている。
【００２２】
版胴２には、図２に示すように、モータ等を駆動源とする回転機構２０が設けられており、この回転機構２０の駆動により、版胴２が前記したカッターローラ１とは逆向き（図１の矢印の方向）に回転する。版胴２の回転速度は、例えば２５〜２５０ｒｐｍであり、カッターローラ１の回転速度よりも遅い速度に設定されている。なお、版胴２の両端はそれぞれ軸受７，７によって支持されている。また、カッターローラ１と版胴２とは同じ向きに回転させても本発明は実施可能である。
【００２３】
フレキシブルダイ２２は、金属板を後述する方法で加工した部材で、フレキシブルベース２２ｂの片面に、多数の円形の凸部２２ａ‥２２ａが、図４に示すようなパターン（例えば切手の切り取りミシン孔に対応するパターン）で形成されている。フレキシブルダイ２２は、版胴２を構成するマグネットシリンダ２１の外周面に磁気吸着にて固定される。
【００２４】
版胴２の後方側には円筒形の砥石３が設けられている。砥石３は、その中心軸（回転軸）が版胴２の回転軸と平行となるように配置されている。砥石３には、モータ等を駆動源とする回転機構３０が設けられており、その回転機構３０の駆動により、砥石３が、前記した版胴２と同じ向き（図１の矢印の方向）に回転する。
【００２５】
砥石３及び回転機構３０などは２軸移動テーブル３１上に設置されており、その２軸移動テーブル３１の操作により、砥石３を回転軸に平行な方向（Ｘ方向）と、回転軸と直行する方向（Ｙ方向）の２軸方向に移動させることができ、砥石３の外周面を、版胴２の突部２２ａ‥２２ａの各先端面に接触させることが可能である。
【００２６】
砥石３は、通常時及び加工時には、砥石３は版胴２とは干渉しない待機位置に配置される。砥石３の回転軸と平行な方向（Ｘ方向）の移動範囲は、前記した待機位置つまり版胴２の一方側の側方位置（図１の実線で示す位置）から、版胴２の他方側の側方位置（図１の二点鎖線で示す位置）まで範囲であり、版胴２の外周面の全ての凸部２２ａ‥２２ａの先端面に砥石３の外周面を接触させることが可能である。また、砥石３の回転軸と直交する方向（Ｙ方向）の移動量つまり砥石３の切込み量は手動微動機構３２によって微細に調整することができる。
【００２７】
−フレキシブルダイの作製方法−
▲１▼まず、金属板として強磁性体である鋼板（例えば、厚さ：０．５ｍｍ）を用い、その金属板の表面にフォトレジストを一様に塗布する。▲２▼次に、フォトレジスト膜の露光・現像を行って金属板の表面上に、例えば図４に示す凸部２２ａ‥２２ａに相応する部分のみにフォトレジストを残す。▲３▼残ったレジストパターンをマスクとして金属板のエッチングを開始し、そのエッチングの進行が金属板の表面から所定深さに達した時点でエッチングを停止して、図５に示すようなフレキシブルベース２２ｂと、このフレキシブルベース２２ｂから突出する凸部２２ａ‥２２ａを形成する、というエッチング法によって得ることができる。
【００２８】
次に、本実施形態の加工手順を説明する。
【００２９】
（１）まず、上記した作製方法にて凸部２２ａ‥２２ａが形成されたフレキシブルダイ２２を、版胴２のマグネットシリンダ２１の外周面に装着（磁気吸着）する。このとき、砥石３は前記した待機位置（図１の実線で示す位置）に逃がしておく。また、カッターローラ１についても、切れ刃１ａがフレキシブルダイ２２の凸部２２ａと干渉しない位置まで後退させておく。
【００３０】
（２）版胴２及び砥石３の双方を回転させた状態で、図２に示すように、砥石３を待機位置から版胴２側（Ｘ方向）に向けて移動させるとともに、砥石３をＹ方向に移動させて砥石３をフレキシブルダイ２２の凸部２２ａの先端面に接触させる（切込み）。
【００３１】
次に、砥石３の切込み量を一定に保った状態で、砥石３をＸ方向に移動して版胴２の一端側から他端側に向けて移動し、さらにその他端側の位置（図１の二点鎖線で示す位置）から一端側に向けて移動する、という往復移動を行って、版胴２の外周面の全ての凸部２２ａ‥２２ａの先端面を研削する。このような研削加工により、全ての凸部２２ａ‥２２ａの先端面の版胴２１中心に対する距離つまり凸部２２ａ‥２２ａ先端面の真円度を高めることができる。さらに、凸部２２ａ‥２２ａ先端面の版胴２１中心に対する平行度を高めることができる。
【００３２】
以上の研削加工が完了した後、版胴２の回転を１度停止する。また、このような凸部の研磨加工は、版胴２のマグネットシリンダ２１に新規のフレキシブルダイ２２を装着した際、あるいは、フレキシブルダイ２２を交換した際に、１度だけ実施すればよい。
【００３３】
（３）シート材Ｓに孔加工を行う場合、カッターローラ１を、スライド移動機構１１にて微調整しながら版胴２に向けて前進させ、カッターローラ１の切れ刃１ａの刃先（先端）が版胴２の凸部２２ａの先端面に僅かに接触するか、接触しない程度にまで近づけるというセッティングを行う。
【００３４】
なお、加工当初において、カッターローラ１の切れ刃１ａの先端（刃先）が凸部２２ａ先端面に僅かに接触していても、刃先が凸部２２ａ先端面に摺れる程度であるので、刃先の摩耗の問題はない。また、加工が進むにつれて、切れ刃１ａの刃先は凸部２２ａの先端面に接触しなくなる。
【００３５】
（４）カッターローラ１と版胴２とを互いに逆向き（図１に示す矢印の向き）に回転させた状態で、これらカッターローラ１と版胴２との間にシート材Ｓを送り込んで加工を行う。このような加工により、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、シート材Ｓの凸部２２ａ先端面に接触している部分の全てが、カッターローラ１の切れ刃１ａによって削り取られて、その凸部２２ａ先端面の形状に対応する円形の孔Ｈがシート材Ｓに加工される。
【００３６】
ここで、本実施形態においては、カッターローラ１の切れ刃１ａは、前記したように、カッターローラ１の軸方向の中心に対して、左側部分と右側部分のねじれ角が対称となっているので、加工時においてシート材Ｓにほぼ左右均等に力が作用することになり、シート材Ｓが斜めに送られたり、シート材Ｓに皺などが発生するという不具合を防止することができる。
【００３７】
以上の実施形態では、シート材Ｓに孔加工を行う例を示したが、本発明はこれに限られることなく、シート材Ｓの透かし加工、ハーフカット、全カット、並びに、それらを組み合わせた加工（孔加工も含む）にも適用できる。そのいくつかの具体的な例（実施形態）を以下に示す。
【００３８】
［透かし加工］
本発明の加工装置においては透かし模様・文字の加工が可能であり、例えば、図１１に示すような花柄の透かし模様２００をシート材Ｓに加工する場合、前記したフレキシブルダイの製作方法と同様にして、図７に示すような透かし加工用のフレキシブルダイ１０２を作製する。図７に示すフレキシブルダイ１０２は、フレキシブルベース１０２ｂの片面に、図１１に示す透かし模様２００に対応するパターン形状の凸部１０２ａ（断面台形状で略矩形パターンで延びる突条）が形成されている。なお、エッチングにて製作するフレキシブルダイでは、図１１に示すような複雑なパターン形状の加工も容易に実現できる。
【００３９】
そして、この実施形態においても、前記した加工手順（１）〜（４）と同様にして加工を行うが、（３）での処理つまり版胴２（マグネットシリンダ２１）の外周面に装着したフレキシブルダイ１０２の凸部１０２ａ先端面と、カッターローラ１の切れ刃１ａとの位置関係のセッティングにおいて、凸部１０２ａの先端面と切れ刃１ａの刃先との間に、シート材Ｓの透かし部分の厚み（残す部分の厚み）に相当する隙間が形成されるように設定する。
【００４０】
このようなセッティングを行った状態で、カッターローラ１と版胴２とを互いに逆向きに回転させ、それらカッターローラ１と版胴２との間にシート材Ｓを供給すると、シート材Ｓが、版胴２外周面の凸部１０２ａに接触する部分の一部（シート厚み方向の一部）が切れ刃１ａによって削り取られて、凸部１０２ａのパターン形状に対応する形状の透かし模様２００がシート材Ｓに加工される。
【００４１】
［ハーフカット］
まず、シート材としては複数層を積層した積層シートがある。例えば図１２に示すように、紙や透明プラスチックシート等からなる台紙３０１と印刷用紙３０２とを接着剤を挟んで積層し、その積層シート３００の表面に印刷を施した後、表面の印刷用紙３０２のみを印刷図柄の輪郭線３０３に沿ってカッティングすることにより製品化した台紙付きシールが普及している。この台紙付きシールを使用する際、ユーザーが印刷用紙３０２の輪郭線３０３に囲まれた部分を台紙３０１から剥がしたシールを、手帳，予定表、写真アルバム、伝票、ファイルのインデックスなどに貼り付けて用いる。
【００４２】
このような台紙付きシールを作製する場合、ハーフカット加工により、印刷用紙３０２の輪郭線３０３に沿って切れ溝を加工する必要がある。
【００４３】
この例では、そのようなハーフカットを図１〜図４に示した加工装置を用いて行う。その具体的な実施形態を以下に説明する。
【００４４】
前記したフレキシブルダイの製作方法と同様にして、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すようなハーフカット用のフレキシブルダイ１２０を作製する。図８に示すフレキシブルダイ１２０は、フレキシブルベース１２０ｂの片面に、図１２の印刷用紙３０２の輪郭線３０３に対応するパターン形状の凸部１２０ａ（断面三角形状で略矩形パターンで延びる突条（押切刃））が形成されている。
【００４５】
そして、この実施形態においても、前記した加工手順（１）〜（４）と同様にして加工を行うが、（３）での処理つまり版胴２（マグネットシリンダ２１）の外周面に装着したフレキシブルダイ１２０の凸部１２０ａ先端面と、カッターローラ１の切れ刃１ａとの位置関係のセッティングにおいて、凸部１２０ａの先端面と切れ刃１ａの刃先との間に、シート材Ｓの［厚み−切れ溝深さ］に相当する隙間（具体的にはワークとする台紙付きシールの台紙３０１の厚みに相当する隙間）が形成されるように設定する。
【００４６】
このようなセッティングを行った状態で、カッターローラ１と版胴２とを互いに逆向きに回転させ、それらカッターローラ１と版胴２との間にシート材Ｓを供給すると、シート材Ｓが版胴２外周面の凸部１２０ａに接触する部分の一部（シート厚み方向の一部）が切れ刃１ａによって削り取られて、凸部１２０ａのパターン形状に対応する形状の切れ溝がシート材Ｓに加工（ハーフカット）される。
【００４７】
［その他の例］
以上の実施形態では、孔加工、透かし加工、切れ溝加工（ハーフカット）をそれぞれ単独で行う場合の例を示したが、本発明では、前記したように、これらの各加工を組み合わせた加工も可能である。
【００４８】
例えば、図９に示すように、孔加工用の凸部１２１ａと全カット用の凸部（断面三角形状の刃）１２１ｃをフレキシブルベース１２１ｂの片面に形成したフレキシブルダイ１２１を、図１〜図４に示す加工装置の版胴２のマグネットシリンダ２１に装着して加工を行うと、穴加工と全カット加工とを同時に行うことができる。
【００４９】
また、図１０に示すように、孔加工用の凸部１２２ａとハーフカット用の凸部（断面台形状の刃）１２２ｃをフレキシブルベース１２２ｂの片面に形成したフレキシブルダイ１２２を、図１〜図４に示す加工装置の版胴２のマグネットシリンダ２１に装着して加工を行うと、穴加工と全カット加工とを同時に行うことができ、例えば、切手シートや印紙シートなどにおいて、切り取りミシン孔と透かし模様を同時に加工することが可能なる。
【００５０】
なお、以上の実施形態では、版胴をマグネットシリンダの外周面にフレキシブルダイを着脱自在に装着する構造としているが、本発明は、これに限られることなく、円筒形状の版胴本体の外周面に、凸部形成用のピン（もしくは帯状体）を植え込んだ構造の版胴を用いても本発明は実施可能である。また、カッティングロールの切れ刃についても、図３に示した形状に限られることなく、切削加工において一般に使用されている他の任意の形状の切れ刃であってもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の加工装置によれば、互いに対向配置されたカッターローラと、外周面に凸部を有する版胴とを備え、カッターローラの切れ刃による切削加工によりシート材に孔加工等を行うように構成されているので、ポンチピン・ダイホールを用いた打ち抜き加工のように、加工刃に大きな剪断力や衝撃力などが作用することがなくなる。これにより、加工刃（切れ刃）の摩耗が少なくて済み、メンテナンスの頻度を大幅に少なくすることができる。また、版胴外周面の凸部の形状、及び、カッターローラの切れ刃と版胴の凸部先端面との間の隙間を適宜に設定することにより、透かし加工あるいは切れ溝加工も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加工装置の実施形態の構成を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の加工装置の実施形態の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態に用いるカッターローラの斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に用いる版胴の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に用いるフレキシブルダイの断面図である。
【図６】本発明の実施形態の作用説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態に用いるフレキシブルダイの断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態に用いるフレキシブルダイの断面図（Ａ）と平面図（Ｂ）を併記して示す図である。
【図９】本発明の更に別の実施形態に用いるフレキシブルダイの断面図である。
【図１０】本発明の更に別の実施形態に用いるフレキシブルダイの断面図である。
【図１１】透かし模様の一例を示す図である。
【図１２】台紙つきシールの例を示す正面図である。
【符号の説明】
１  カッターローラ
１ａ  切れ刃
１０  回転機構
１１  スライド移動機構
２  版胴
２０  回転機構
２１  マグネットシリンダ
２２  フレキシブルダイ
２２ａ  凸部
３  砥石
３０  回転機構
３１  ２軸移動テーブル
３２  手動微動機構
４  シート搬送ローラ
５  バキューム吸引口
【図１】
2004276204.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１２】
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