(57)【要約】【課題】時間的ロス及び材料的ロスを最小限に抑えて最適な転写圧力の条件出しを高精度に行うこと。【解決手段】定盤１４と熱盤１２との間の距離Ｌと、転写圧力との相関を示す関係式を予め導出しておき、必要とする転写圧力からＬ値を割り出して定盤１４の高さ位置を設定する。また、定盤１４とプレス機基台部との間にダイヤルゲージ５１を含む変位計測ユニット５０を装着し、定盤１４の高さ位置の変動をモニタして、適正な転写圧力の維持・管理を行うことにより、高品質な転写箔貼付状態を確保する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定盤に支持された被転写体の表面に転写箔を介して熱盤を押し付け、前記被転写体の表面に転写パターンを形成する熱転写方法であって、
前記定盤と前記熱盤との間の距離と転写圧力との相関を示す関係式を導く工程と、
前記関係式に基づいて、前記熱盤に対する前記定盤の高さ位置を設定する工程とを有する
ことを特徴とする熱転写方法。
【請求項２】
前記定盤の高さ位置を設定する工程の後に、当該設定した定盤の高さ位置を補正する工程を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱転写方法。
【請求項３】
被転写体を支持する定盤と、前記被転写体に対向配置される熱盤と、前記熱盤を転写箔を介して前記被転写体へ押し付ける加圧機構を有するプレス機本体と、前記プレス機本体の基台部に対する前記定盤の高さ位置を設定するための定盤位置設定手段とを備えた熱転写装置において、
前記定盤位置設定手段によって設定した前記熱盤と前記定盤との間の距離の変化量を計測する計測手段を備えた
ことを特徴とする熱転写装置。
【請求項４】
前記計測手段が、前記定盤と前記基台部との間に設置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の熱転写装置。
【請求項５】
前記計測手段が、前記定盤に対して着脱自在とされる
ことを特徴とする請求項４に記載の熱転写装置。
【請求項６】
前記計測手段が、前記熱盤と前記定盤との間に設置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の熱転写装置。
【請求項７】
前記計測手段が、前記熱盤に対して着脱自在とされる
ことを特徴とする請求項６に記載の熱転写装置。
【請求項８】
前記計測手段が、ダイヤルゲージである
ことを特徴とする請求項３に記載の熱転写装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプラスチックカード等の被転写体の表面にホログラムやサインパネル等の箔を熱転写するための熱転写方法及び熱転写装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱転写を行う場合、仕上がり状態を大きく左右する要因の重要なものとして、転写温度、転写時間、転写圧力がある。これらの条件は、被転写体の材質、転写箔の材質、使用する接着剤の種類等によって異なり、中でも転写圧力は個々に適切な値が要求される。ここで、転写圧力とは、熱転写装置内で発生される加圧力を熱盤（刻印）と被転写体との接触面積で割った値であり、この面積が変化しない場合に加圧力に比例するものである。
【０００３】
近年、クレジットカードやプリペイドカード、ＩＣカード等のプラスチック系カードには、その表面又は裏面にホログラム箔やサインパネルを熱転写法（ホットスタンプ）で貼り付けたものがある。転写箔とプラスチック系カードとの貼付けにおいて要求される品質には転写強度、転写均一性、外形輪郭部のシャープさ等があり、それらは熱転写時の転写圧力に大きく左右される。例えば転写圧力が低いと転写されない、転写強度が弱く容易に剥がれる、転写パターンの形状の輪郭がはっきりしない等の品質不良となる。一方、転写圧力が大きすぎるとカードに転写された箔の形状の輪郭部でカード表面に凹みダメージを発生させる。
【０００４】
熱転写装置の構成としては種々のものがあり、例えば、被転写体を支持する定盤と、被転写体に対向配置される熱盤（刻印）と、熱盤を転写箔を介して被転写体へ押し付ける加圧機構を有するプレス機本体とを備えるタイプの熱転写装置（下記特許文献１参照）や、図１０に示すように、一端を自由端とするスタンプアーム１０２と、該自由端に配置され被転写体１０８にホットスタンプ箔１１０を転写するスタンプ部１０３と、スタンプアーム１０２の略中央部に設けられた回動軸１０９と、スタンプアーム１０２の他端側に配置されスタンプ部１０３に押圧荷重をかける加圧機構１０４と、加圧機構１０４を駆動する駆動部１０５とを備えるタイプの熱転写装置１０１（下記特許文献２参照）などがある。
【０００５】
【特許文献１】
実公平５−２３３３４号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３１１５４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
被転写体への転写圧力は、被転写体を支持する定盤の高さ位置を調整することによって制御される。例えば、転写面積が９００ｍｍ２  程度の場合、その際に貼付け品質を確保できる適正転写面圧力領域の幅は加圧力で約０．５トン（総荷重の±３０％程度）と狭いものであり、この適正面圧領域を見つけ出し、いかに早く無駄なく熱転写装置の条件設定できるかが重要になっている。
【０００７】
しかしながら、転写圧力は直接モニタすることができないために、転写圧力を最適値に容易に合わせることができないという問題がある。特に、ＩＣを含むクレジットカード等の生産ロットは小さく品種交換が頻繁であるため、その度に最適な転写圧力の条件出しをしなければならない。しかし現状では、実ワークでの状態確認で行っており、このための時間的ロス及びカード材、転写箔等の材料的なロスも無視できない。
【０００８】
また、一度設定した転写圧力が、装置運転後しばらく経って僅かながらも減少するケースも珍しくない。これは、定盤がプレス機の基台部に対してネジ機構によって高さ調整される機構的な問題に起因しており、熱盤から押圧荷重を受けることによりネジ溝内で僅かに基台部側に沈み込む傾向があるからである。この沈み込み量は転写圧力にも当然反映される。したがって、たとえ最適な高さ位置に定盤を設定しても、このまま最適な転写圧力を維持できるとは限らない。
【０００９】
なお、上記特許文献２には、スタンプアーム１０２に歪ゲージ１０６を取り付け、その検出値に基づいてスタンプ部１０３を設定した荷重で押圧するように駆動部１０５を制御するコントローラ１０７を設けた構成が開示されているが、スタンプ荷重あるいは転写圧力は、定盤の高さ位置の僅かな変化に対してもリニアに反映される傾向があるため、上記特許文献２の構成で高精度な荷重検出を行えるかどうかは不明なところがある。
【００１０】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、時間的ロス及び材料的ロスを最小限に抑えて最適な転写圧力の条件出しを高精度に行うことができる熱転写方法及び熱転写装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するに当たり、本発明の熱転写方法は、定盤に支持された被転写体の表面に転写箔を介して熱盤を押し付け、被転写体の表面に転写パターンを形成する熱転写方法であって、定盤と熱盤との間の距離と転写圧力との相関を示す関係式を導く工程と、当該関係式に基づいて、熱盤に対する定盤の高さ位置を設定する工程とを有する。
【００１２】
本発明では、あらかじめ定盤と熱盤との間の距離と転写圧力との相関を示す関係式を導いておき、被転写体の種類に対応して定まる最適な転写圧力を定盤の高さ位置を調整することによって得るようにしている。これにより、条件出しのための時間的ロス及び材料的ロスを従来よりも大きく低減することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の熱転写装置は、被転写体を支持する定盤と、被転写体に対向配置される熱盤と、熱盤を転写箔を介して被転写体へ押し付ける加圧機構を有するプレス機本体と、プレス機本体の基台部に対する定盤の高さ位置を設定するための定盤位置設定手段と、定盤位置設定手段によって設定した熱盤と定盤との間の距離の変化量を計測する計測手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
この構成によれば、設定した定盤の高さ位置の変動を早期かつ確実に検出することが可能となり、これにより転写箔貼付不良製品の大量発生を未然に防止できるとともに、品質の安定化を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態による熱転写装置１０を示している。ここで、図１は熱転写装置１０の側面図、図２は同平面図、図３は熱転写装置１０の加圧機構を模式的に示すプレス機本体の内部構成図である。
【００１７】
熱転写装置１０は、プレス機本体１１の加圧機構１５によって上下方向へ所定距離往復移動可能な熱盤１２と、プレス機本体１１の基台部１３に取り付けられた定盤１４と、定盤１４の高さ位置を設定する際に用いられる変位計測ユニット５０とを備えている。
【００１８】
定盤１４の上には被転写体としてプラスチック系カード（以下、単に「カード」という。）Ｃを支持する合成樹脂製の受け治具１８が備え付けられており、熱盤１２の下面には受け治具１８上のカードＣ表面に転写箔１９の転写パターンを形成するための金属でなる刻印２０が取り付けられている。カードＣは熱盤１２の下降動作により転写箔１９を介して刻印２０のプレス作用を受け、刻印２０のプレス面の形状に対応する転写箔１９の転写パターンがカードＣ表面に形成されるようになっている。
【００１９】
定盤１４は、基台部１３に対してその高さ位置の調整が可能に取り付けられている。定盤１４の高さ位置の調整は、周面から複数本の操作レバー２１ａが突出する環状の調整部材２１の回動操作によって行われる。すなわち、定盤１４の軸部１４ａと操作部材２１とはネジ機構を介して連結されており、操作部材２１の回動方向及び回動量によって基台部１３に対する定盤１４の移動方向及び変位量が決定される。なお、調整部材２１には定盤１４の変位量の目安を示す目盛り等が付されているのが好ましい。
【００２０】
次に、プレス機本体１１の加圧機構１５について図３を参照して説明する。
【００２１】
熱盤１２はガイドロッド２２の下端部に取付板２３を介して取り付けられている。ガイドロッド２２は、駆動モータ１６の回転力を直線運動に変換するクランク機構２５及びクランク機構２５の直線運動をガイドロッド２２の昇降運動に変換するトグル機構２６を介して、軸方向に移動可能とされている。
【００２２】
クランク機構２５は、プレス機本体１１の側部に設置される駆動モータ１６と、駆動モータ１６の駆動軸１６ａに対し歯車機構を介して連結され紙面垂直方向へ延在する変換軸（図示略）と、この変換軸の先端に取り付けられ駆動軸１６ａの回転駆動力により回転運動する回転部材２７と、この回転部材２７の偏心位置に軸２８を介して一端が連結される連結シャフト２９とで構成されている。
【００２３】
一方、トグル機構２６は、連結シャフト２９と、連結シャフト２９の他端側に軸３０を介して連結される第１，第２のリンク部材３１，３２とを有し、第１のリンク部材３１の先端は軸３３を介してプレス機本体１１と一体的なブラケット３４に連結され、第２のリンク部材３２の先端は軸３５を介してガイドロッド２２と一体的な連結板３６に連結されている。
【００２４】
以上の構成により、駆動モータ１６の回転駆動力は、回転部材２７の回転運動を介して、回転部材２７の回転中心とは偏心した位置に一端が連結された連結シャフト２９の直線運動に変換されることになる。そして、この連結シャフト２９の直線運動は、第１，第２リンク部材３１，３２を介してガイドロッド２２の昇降運動に変換される。以上のようにして、定盤１４に対する熱盤１２の所定長の上下往復移動が実現される。
【００２５】
次に、プレス機本体１１の周辺構成について説明する。
【００２６】
プレス機本体１１の近傍には、定盤１４上の受け治具１８に連接してカードＣの供給路３８及び排出路３９が設置されている。供給路３８の上流端には、カードＣを一枚ずつ積層したストッカ４０が設けられ、また、排出路３９の下流端には排出コンベヤ４１が設置されている。
【００２７】
供給路３８及び排出路３９にはカードＣがその長手方向を搬送方向に向けて単列で送られる。ストッカ４０に収容されたカードＣは、その最下段から一枚ずつ供給路３８上に送り込まれ、カードＣの短辺部を互いに押圧することによって１ピッチずつ下流側へ搬送されるようになっている。受け治具１８上には例えばカードＣが一枚のみ支持されるようになっており、受け治具１８上に送り込まれたカードＣに対して所定のタイミングで熱盤１２が下降し、転写箔１９の転写パターンをカードＣ表面に形成するようにしている。
【００２８】
転写箔１９は、例えばホログラム箔からなり、図示せずとも透明なキャリアフィルムと、転写材と接着層等の複数層構造からなる。転写材は、当該転写箔１９及びカードＣの材質等で定まる最適な転写圧力、転写時間、転写温度等の条件下、刻印２０で押圧される領域のみキャリアフィルムから剥離し、溶融した接着層を介してカードＣ表面へ転写される。
【００２９】
なお、転写箔１９は、プレス機本体１１の正面に配置される巻出しローラ４３から巻出され、途中、反転部材４５によって略９０度折り返され、プレス機本体１１の左側面に配置される巻取りローラ４４で巻き取られるようになっている。
【００３０】
次に、本発明に係る変位計測ユニット５０の構成について説明する。
【００３１】
図１に示すように、変位計測ユニット５０は、定盤１４とプレス機本体１１の基台部１３との間に設置されている。図４は変位計測ユニット５０の詳細図である。変位計測ユニット５０は、ダイヤルゲージ５１と、このダイヤルゲージ５１をネジ部材５４等を介して支持する略コの字形状の支持ブラケット５２と、支持ブラケット５２の上部に取り付けられたマグネット５３とを備えている。
【００３２】
ダイヤルゲージ５１はダイヤルインジケータとも呼ばれ、公知のように、測定子５１ａの小さな移動量を歯車機構を使って指針の回転運動に拡大し測定値を読み取る計器であり、特に本実施の形態では、０．０１ｍｍオーダで測定子５１ａの変位を読み取り可能なものが用いられている。
【００３３】
変位計測ユニット５０は、定盤１４と一体的な取付フランジ部５５に対し、マグネット５３を介して着脱自在となっている。また、ダイヤルゲージ５１の測定子５１ａは、基台部１３に取り付けられた基準ブロック５６に螺合するボルト部材５７の頂部に接触させており、当該ボルト部材５７の頂部を基準点として、定盤１４と基台部１３との間の距離を測定するようになっている。
【００３４】
次に、本発明に係る熱転写方法を、熱転写装置１０の作用と併せて説明する。
【００３５】
本発明に係る熱転写方法は、定盤１４と熱盤１２との間の距離と転写圧力との相関を示す関係式を導く工程と、当該関係式に基づいて熱盤１２に対する定盤１４の高さ位置を設定する工程とを有する。
【００３６】
図５は熱盤１２と定盤１４との関係を説明する図である。熱盤１２の下面に取り付けられている刻印２０は図示する最上点位置と二点鎖線で示す最下点位置との間をストロークする。受け治具１８に支持されたカードＣは、転写箔１９を介して刻印２０に押圧される。カードＣが受ける押圧力は、クランク機構２５（図３）で発生した熱盤１２のプレス力とカードＣ及び受け治具１８のそれぞれの構成素材の弾性変形の反力との総和となっている。そして、刻印２０が下死点に到達する直前位置でカードＣに加圧力が生じ始め、刻印２０の下死点で所定の転写圧力が作用するようになっている。
【００３７】
そこで、刻印２０の上死点から刻印２０の下面がカードＣの表面に接触し始める点までの距離をＬ値とし、このＬ値の変化量（ここでは減少量）に応じてカードＣが受ける転写圧力をあらかじめ測定しておく。転写圧力の測定には、例えば図６に示すように、定盤１４上にロードセル４６及び金属プレート４７を配置し、金属プレート４７が受ける転写圧力をロードセル４６で測定する。また、Ｌ値の計測は変位計測ユニット５０を用い、刻印２０が金属プレート４７表面に接触し始めた点をゼロとして定盤１４を上げていったときの指針値を読み取る。測定結果の一例を図７に示す。
【００３８】
図７において、横軸はＬ値の変化量［ｍｍ］、縦軸は実加圧力（ロードセル４６での測定値）［トン］を示している。Ｌ値と実加圧力との関係にはきわめて高い相関があり、１次の近似式Ｆであらわすことができる。図７では、相関係数０．９８７６、近似式がＹ＝６．１２０４Ｘであらわされた例を示している。
【００３９】
次に、上述のように導出された関係式を用いて定盤１４の高さ位置を調整する手順について説明する。
【００４０】
先ず、図４に示した変位計測ユニット５０をマグネット５３を介して定盤１４の取付フランジ部５５にセットし、ダイヤルゲージ５１の測定子５１ａを基準ブロック５６のボルト部材５７頂部に接触させる。そして、プレス機本体１１の加圧機構１５を稼働させて熱盤１２を下降させ、刻印２０が下死点に到達する直前位置でかつ刻印２０が転写箔１９を介してカードＣの表面に接触し始める位置で、ダイヤルゲージ５１の目盛りをゼロリセットする。
【００４１】
そこで、カードＣに対する適正加圧力が既知である場合には、その適正加圧力（転写圧力）に相当するＬ値設定値となるように定盤を上下させることにより、短時間で容易に最適な熱転写条件を出すことが可能になる。具体的には、適正加圧力が２トンの場合、操作レバー２１ａを介して操作部材２１を回動させて、Ｌ値設定値が０．３３ｍｍとなるよう定盤１４の高さ位置を上げればよい。Ｌ値の読み取りは、ダイヤルゲージ５１の指針に基づいて高精度に行うことができる。
【００４２】
本実施の形態によれば、定盤１４と熱盤１２との間の距離と転写圧力との相関を示す関係式Ｆを導出し、この導出した関係式Ｆに基づいて熱盤１２に対する定盤１４の高さ位置を設定するようにしているので、カードＣに対する最適な転写圧力の条件出しを迅速かつ高精度に行うことが可能となる。
【００４３】
これにより、カードＣへの加圧力を容易に間接的にモニターすることが可能となり、カードＣの外観品質に大きく影響する箔転写状態を維持管理することができる。また、転写圧力の条件出しに要する時間的ロスを大幅に短縮でき、転写箔１９及びカード基材の材料的ロスの低減を図ることができるので、品種交換が頻繁な被転写体に対しても容易に対応することができる。
【００４４】
また、カードＣの材料構成や転写パターンの大きさが変更された場合の新規の条件出しは、上述と同様な手順で熱盤−定盤間の距離と転写圧力との相関を示す関係式を導出し、その導出した関係式に基づいて定盤の高さ位置を調整するようにすればよい。あるいは、過去に収集・保存してある既知の適正貼付け条件データから類似の材料構成を選び出し、その適正転写圧力と転写パターンの大きさにより適正転写加圧力を求め、その値に対応したＬ値設定値になるようにダイヤルゲージ５１を含む変位計測ユニット５０を見ながら定盤１４の高さ位置を調整することも可能である。これにより、新規のカード材料構成や大きさの違う転写箔で適正加圧力が不明であっても、最適な熱転写条件を早期に見つけることができる。
【００４５】
一方、定盤１４の高さ位置設定後の初期段階においては、熱盤１２から幾度かの加圧作用を受けて若干、下方へ沈み込み、転写圧力が低下する場合がある。このような場合、定盤１４の沈み込み量を変位計測ユニット５０のダイヤルゲージ５１で高精度に読み取ることができるので、この沈み込み量をキャンセルするように再び定盤１４の高さ位置を調整することにより、最適な転写圧力を維持することができる。
【００４６】
上述のような定盤１４の高さ位置の補正工程を導入することにより、設定した定盤１４の高さ位置の変動を早期かつ確実に検出することが可能となり、これにより転写箔貼付不良製品の大量発生を未然に防止できるとともに、品質の安定化を図ることができる。
【００４７】
また、変位計測ユニット５０は、定盤１４の取付フランジ部５５に対して容易に着脱することができるので、Ｌ値の確認をいつでも簡単に行うことができる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
図８及び図９は、本発明の第２の実施の形態を示している。なお、図において上述の第１の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００４９】
本実施の形態では、変位計測ユニット６０は、熱盤１２と定盤１４との間に設置されている。変位計測ユニット６０は、ダイヤルゲージ５１と、これをネジ部材６４等を介して支持する支持ブラケット６２と、支持ブラケット６２の上面に取り付けられるマグネット６３とを備えている。ダイヤルゲージ５１の測定子５１ａは、支持ブラケット６２の通孔６２ａを介して下方の受け治具１８側に突出されている。
【００５０】
本実施の形態において、変位計測ユニット６０はマグネット６３を介して熱盤１２の下面に取り付けられる。そして、熱盤１２と受け治具１８との間の距離は、熱盤１２の下降時におけるダイヤルゲージ５１の測定子５１ａと受け治具１８との当接作用によって計測するようにしている。
【００５１】
したがって、本実施の形態によっても上述の第１の実施の形態と同様に高い精度で熱盤−定盤間の距離を計測することができるので、所望の転写圧力が得られるように定盤の高さ位置を設定することができる。
【００５２】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５３】
例えば以上の各実施の形態では、変位計測ユニット５０，６０の構成要素にダイヤルゲージ５１を用いたが、これに限らず、例えばレーザ変位計など基準点から対象物までの変位を計測できるものであれば何れのものも適用可能である。
【００５４】
また、以上の各実施の形態では、被転写体としてプラスチック系カードＣを例に挙げて説明したが、勿論これに限られず、紙やシート、プラスチック成形体等の熱転写工程にも、本発明は適用可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の熱転写方法によれば、あらかじめ定盤と熱盤との間の距離と転写圧力との相関を示す関係式を導いておき、被転写体の種類に対応して定まる最適な転写圧力を定盤の高さ位置を調整するようにしているので、条件出しのための時間的ロス及び材料的ロスを従来よりも大きく低減することが可能となる。
【００５６】
また、本発明の熱転写装置によれば、定盤位置設定手段によって設定した熱盤と定盤との間の距離の変化量を計測する計測手段を設けたので、設定した定盤の高さ位置の変動を早期かつ確実に検出することが可能となり、これにより転写箔貼付不良製品の大量発生を未然に防止できるとともに、品質の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による熱転写装置１０の側面図である。
【図２】同平面図である。
【図３】熱転写装置１０の加圧機構を説明する要部側面図である。
【図４】変位計測ユニット５０の構成を説明する要部拡大図である。
【図５】熱盤１２と定盤１４との関係を説明する模式図である。
【図６】転写圧力の測定原理を説明する模式図である。
【図７】Ｌ値の変化量と実加圧力との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態による変位計測ユニットの正面図である。
【図９】図８における［９］−［９］線方向断面図である。
【図１０】従来の熱転写装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１０…熱転写装置、１１…プレス機構、１２…熱盤、１３…基台部、１４…定盤、１５…加圧機構、１６…駆動モータ、１８…受け治具、１９…転写箔、２０…刻印、２１…操作部材（定盤高さ位置調整手段）、２２…ガイドロッド、２５…クランク機構、２６…トグル機構、５０，６０…変位計測ユニット、５１…ダイヤルゲージ。
【図１】
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【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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