JP5291732B2 - 転写フィルムの張力制御装置及び転写フィルムの張力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、フィルム供給ロールから供給された転写フィルムをフィルム巻き取りロールに巻き取るときに用いられる、転写フィルムの張力制御装置及び転写フィルムの張力制御方法に関する。

射出成形機の金型間に転写フィルムを挟み込み、予め印刷されている転写フィルムの図柄等の印刷を成形と同時に成形品に転写する転写成形装置が知られている。

この種の転写成形装置は、一般に、転写フィルムを供給するフィルム供給装置と、フィルム供給装置から供給された転写フィルムを巻き取るフィルム巻き取り装置と、フィルム供給装置とフィルム巻き取り装置との間に配置された成形用金型と、を備えている。

フィルム供給装置は、転写フィルムが巻かれたフィルム供給ロールを一体的に支持する供給ロール軸を有している。フィルム巻き取り装置は、フィルム供給ロールから供給された転写フィルムを巻き取るフィルム巻き取りロールを一体的に支持する巻き取りロール軸と、巻き取りロール軸を回転するサーボモータと、を有している。

また、転写成形装置は、成形前に、成形用金型の成形部に対して転写フィルムを位置決めする際に、転写フィルムに生じる張力を制御するために、転写フィルムの張力制御装置（以下、張力制御装置と称する）を備えている。

図３に、本発明に関連する張力制御装置の模式図を示す。図３に示すように、本発明に関連する張力制御装置は、フィルム供給装置１０５のフィルム供給ロール１０６から引き出される転写フィルム１０３の搬送方向の下流側の直後に配置されたブレーキ機構（不図示）を備えるガイドローラ１１０と、ガイドローラ１１０に押し付けられる押圧ローラ１１１と、を有している。この張力制御装置は、ガイドローラ１１０と押圧ローラ１１１との間に転写フィルム１０３を挟み込んでブレーキ機構を作動させることで、フィルム巻き取り装置（不図示）による巻き取り力に対して、ガイドローラ１１０と押圧ローラ１１１によって転写フィルム１０３に制動力を付与することによって、転写フィルム１０３に生じる張力を一定に保っている。

図４に、他の張力制御装置の構成例の模式図を示す。図５に、他の張力制御装置の構成例の模式図を示す。他の張力制御装置の構成としては、図４及び図５に示すように、フィルム供給装置１１５のフィルム供給ロール１１６の周面にロール径測定レバー１２０がバネ（不図示）によって押し付けられ、ロール径測定レバー１２０に連結されたポテンショメータ１２１によってフィルム供給ロール１１６のロール径を測定する構成が開示されている（特許文献１参照）。この張力制御装置は、フィルム供給ロール１１６と一体的に回転する供給ロール軸１１７に制動力を発生するパウダークラッチ１２３と、ポテンショメータ１２１からの信号に基づいてパウダークラッチ１２３の作動を制御する制御部１２４とを有している。

この構成では、ポテンショメータ１２１による測定値を用いて、制御部１２４が、フィルム供給ロール１１６のロール径を算出し、このロール径の大きさに応じて供給ロール軸１１７に連結されたパウダークラッチ１２３による制動力の大きさを制御することによって、転写フィルム１０３に付与する張力を一定に保っている。

特許第３２１１１８５号公報

ところで、上述したように、ガイドローラと押圧ローラとの間に転写フィルムを挟むことで転写フィルムに制動力を付与する構成は、成形品に転写される前の転写フィルムに印刷された図柄を損傷させるおそれがある。加えて、この構成は、成形用金型に対する転写フィルムの位置決めが完了した後に巻き取りロールの巻き取り動作が停止した状態でモータのバックラッシュが生じる等の影響によって、転写フィルムの張力が変化してしまい、成形時における転写フィルムの張力を一定に保つことが困難であった。

また、特許文献１に記載の構成では、ロール径測定レバーの機械的な調整や、ポテンショメータのアンプ調整が必要であり、定期点検が必要になる不都合があった。加えて、特許文献１に記載の構成では、フィルム供給ロールの交換及び装着時に、フィルムロール径測定レバーをフィルム供給ロールから退避させる必要があり、作業性が乏しいという問題があった。

そこで、本発明は、上記関連する技術の課題を解決することができる、転写フィルムの張力制御装置、及び転写フィルムの張力制御方法を提供することを目的とする。

本発明の目的の一例は、フィルム供給ロールのロール径を検出するために転写フィルムに接触して検出する機構を省くことを可能とし、作業性やメンテナンス性を向上することができる、転写フィルムの張力制御装置、及び転写フィルムの張力制御方法を提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明に係る転写フィルムの張力制御装置は、転写フィルムが巻かれたフィルム供給ロールと一体的に回転するようにフィルム供給ロールを支持する供給ロール軸と、供給ロール軸の回転を制動する制動手段と、供給ロール軸の回転数を検出する第１の回転検出器と、を有するフィルム供給装置と、
フィルム供給ロールから供給された転写フィルムを巻き取るフィルム巻き取りロールと一体的に回転するようにフィルム巻き取りロールを支持する巻き取りロール軸と、転写フィルムをフィルム巻き取りロールへ送るフィルム送りローラと、フィルム送りローラを回転する駆動手段と、フィルム送りローラの回転数を検出する第２の回転検出器と、を有するフィルム巻き取り装置と、
第２の回転検出器からの信号に基づいて駆動手段を制御すると共に、第１及び第２の回転検出器のそれぞれからの信号に基づいて制動手段を制御する制御手段と、を備える。
フィルム供給ロールとフィルム巻き取りロールとの間に、転写フィルムが有する印刷像を被転写材に転写するための転写部が配置される。フィルム送りローラは、転写部とフィルム巻き取りロールとの間の位置に配置される。制御手段は、フィルム供給ロールに巻かれている転写フィルムのロール径を算出し、ロール径に応じて制動手段によってフィルム供給ロールの回転数を制御することによって、フィルム供給ロールとフィルム巻き取りロールとの間で転写フィルムに付与する張力を一定に保つと共に、フィルム巻き取りロールの巻き取り動作が停止しているときに、フィルム供給ロールに転写フィルムを巻き取る方向にフィルム供給ロールを回転させる。

また、本発明に係る転写フィルムの張力制御方法は、フィルム供給ロールから供給された転写フィルムを巻き取るフィルム巻き取りロールにフィルム送りローラによって転写フィルムが送られるフィルム送り量と、フィルム供給ロールの回転数とに基づいて制御手段がフィルム供給ロールに巻かれている転写フィルムのロール径を算出し、ロール径に応じて制御手段がフィルム供給ロールの回転数を制御することによって、フィルム供給ロールとフィルム巻き取りロールとの間で前記転写フィルムに付与する張力を一定に保つと共に、フィルム巻き取りロールの巻き取り動作が停止しているときに、フィルム供給ロールに転写フィルムを巻き取る方向にフィルム供給ロールを回転させるように制御する。

本発明によれば、フィルム供給ロールのロール径を検出するために転写フィルムに接触して検出する機構を省くことが可能になり、フィルム供給ロールの交換及び装着時の作業性及びメンテナンス時の作業性を向上することができる。また、本発明によれば、フィルム供給ロールのロール径を検出するために転写フィルムに接触して検出する機構を省くことで、転写前の転写フィルムが有する印刷が損傷するのを防ぐことができる。

実施形態の張力制御装置を備える転写成形装置を示す模式図である。 実施形態の張力制御装置を示す模式図である。 本発明に関連する張力制御装置を示す模式図である。 本発明に関連する張力制御装置の他の構成例を示す模式図である。 本発明に関連する張力制御装置の他の構成例を示す模式図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に、本実施形態の張力制御装置を備える転写成形装置の模式図を示す。図２に、本実施形態の張力制御装置の模式図を示す。

図１に示すように、転写成形装置は、転写フィルム３を供給するフィルム供給装置６と、フィルム供給装置６から供給された転写フィルム３を巻き取るフィルム巻き取り装置７とを有する張力制御装置を備えている。また、転写成形装置は、フィルム供給装置６とフィルム巻き取り装置７との間における転写フィルム３の搬送経路上に配置された成形用金型８を備えている。また、転写成形装置は、転写フィルム３の搬送経路を構成する複数のガイドローラ９を備えている。

図２に示すように、張力制御装置は、フィルム供給装置６及びフィルム巻き取り装置７と、フィルム供給装置６及びフィルム巻き取り装置７をそれぞれ制御する制御手段として制御部１１とを備えている。転写フィルム３は、成形用金型８のキャビティ部で成形された成形品に転写するための所望の図柄等の印刷を有している。

フィルム供給装置６は、転写フィルム３が巻かれたフィルム供給ロール１２と一体的に回転可能にフィルム供給ロール１２を支持する供給ロール軸１３と、供給ロール軸１３の回転を制動する制動手段としてのパウダークラッチ１４と、供給ロール軸１３の回転数を検出する第１の回転検出器としての第１のロータリエンコーダ１５と、を有している。

また、フィルム供給装置６は、フィルム供給ロール１２から供給された転写フィルム３を巻き取るフィルム巻き取りロール２１の巻き取り動作が停止しているときに、フィルム供給ロール１２に転写フィルム３を巻き取る方向にフィルム供給ロール１２を回転させる逆転モータ１７を有している。逆転モータ１７の回転軸と供給ロール軸１３には、ベルト１８が掛け渡されており、逆転モータ１７が、ベルト１８を介して供給ロール軸１３に駆動力を伝達して、フィルム供給ロール１２を回転駆動する。

フィルム巻き取り装置７は、フィルム巻き取りロール２１と一体的に回転可能にフィルム巻き取りロール２１を支持する巻き取りロール軸２２と、転写フィルム３をフィルム巻き取りロール２１へ送るフィルム送りローラ２３と、フィルム送りローラ２３を回転する駆動手段としてのサーボモータ２４と、を有している。

フィルム送りローラ２３は、図１に示すように、フィルム巻き取りロール２１に対して、転写フィルム３の搬送方向の上流側に配置されている。また、サーボモータ２４は、フィルム送りローラ２３の回転数を検出する第２の回転検出器としての第２のロータリエンコーダ２５を有している。

図示しないが、フィルム送りローラ２３の回転軸と巻き取りロール軸２２には伝動ベルト（バンコランベルト）が掛け渡されており、サーボモータ２４が、伝動ベルトを介して巻き取りロール軸２２に駆動力を伝達して、フィルム巻き取りロール２１を回転駆動する。

制御部１１は、第１のロータリエンコーダ１５とサーボモータ２４の第２のロータリエンコーダ２５からの信号に基づいて、フィルム供給ロール１２のロール径に応じてパウダークラッチ１４を制御することにより、フィルム供給ロール１２とフィルム巻き取りロール２１との間で転写フィルム３に付与する張力を一定に保つ。

また、制御部１１は、フィルム巻き取りロール２１の巻き取り動作が停止しているときに、第１及び第２のロータリエンコーダ１５，２５のそれぞれからの信号に基づいて逆転モータ１７を制御するように構成されてもよい。これによって、フィルム供給ロール１２のロール径に応じて、フィルム巻き取りロール２１の巻き取り動作が停止しているときに転写フィルム３に生じる張力を一定に保つことが可能になる。

なお、本発明における回転検出器としては、上述したロータリエンコーダに限定されるものではなく、例えばレゾルバ等が用いられてもよい。また、回転検出器は、供給ロール軸１３やフィルム送りローラ２３の回転数を検出する構成が採られたが、フィルム供給ロール１２やフィルム送りローラ２３の回転数を光学的に検出する光学素子や、電磁気を利用したセンサが用いられてもよい。

以上のように構成された実施形態の張力制御装置について、転写フィルム３に付与する張力を一定に制御する動作を説明する。

まず、フィルム巻き取り装置７のフィルム巻き取りロール２１が回転することによって、フィルム供給装置６のフィルム供給ロール１２から転写フィルム３が引き出される。転写フィルム３は、フィルム供給ロール１２とフィルム巻き取りロール２１との間を搬送され、成型用金型８に対して所定の位置に位置決めされる。

このとき、転写フィルムに張力が生じているが、転写フィルム３の供給に伴って減少するフィルム供給ロール１２のロール径に応じて転写フィルム３に生じる張力は変化する。

このため、制御部１１は、第２のロータリエンコーダ２５からの信号に基づいてサーボモータ２４を制御すると共に、第１及び第２のロータリエンコーダ１５，２５のそれぞれからの信号に基づいてパウダークラッチ１４を制御する。

このとき、制御部１１は、サーボモータ２４の第２のロータリエンコーダ２５からの信号に基づいて、フィルム送りローラ２３によって転写フィルム３が送られるフィルム送り量Ｌを算出する。また、制御部１１は、第１のロータリエンコーダ１５からの信号に基づいて、フィルム供給ロール１２（供給ロール軸１３）の回転数Ｎを算出する。続いて、制御部１１は、フィルム送りローラ２３によるフィルム送り量Ｌと、供給ロール軸１３の回転数Ｎとに基づいて、フィルム供給ロール１２に巻かれている転写フィルム３のロール径（直径）２Ｒを算出する。

以下の関係から、フィルム供給ロール１２のロール径２Ｒが求められる。
フィルム送り量Ｌ＝（フィルム供給ロール１２の円周：２πＲ）×回転数Ｎ
ロール径２Ｒ＝フィルム送り量Ｌ÷π÷回転数Ｎ
具体的には、例えば、１回のフィルム巻き出し量であるフィルム送り量Ｌが３１４ｍｍ、回転数Ｎが半回転（０．５）である場合、フィルム供給ロール１２のロール径２Ｒ＝Ｌ／３．１４／Ｎ＝３１４／３．１４／０．５＝２００ｍｍと算出される。

また、１回のフィルム巻き出し量であるフィルム送り量Ｌが３１４ｍｍ、回転数Ｎが１回転（１）である場合、フィルム供給ロール１２のロール径２Ｒ＝Ｌ／３．１４／Ｎ＝３１４／３．１４／１＝１００ｍｍと算出される。そして、制御部１１は、算出されたフィルム供給ロール１２のロール径２Ｒに応じて、パウダークラッチ１４を制御する。

そして、制御部１１は、フィルム供給ロール１２のロール径２Ｒに応じて、パウダークラッチ１４によって供給ロール軸１３の回転を制動することで、フィルム供給ロール１２の回転数Ｎを制御する。

なお、制御部１１は、フィルム供給ロール１２のロール径２Ｒが小さくなるのに従って、パウダークラッチ１４による制動力を小さくなるように制御することで、転写フィルム３の張力を一定に保つ。このとき、制御部１１は、パウダークラッチ１４に印加する電流の大きさと、パウダークラッチ１４が発生する制動力の大きさとの関係のテーブルを参照して、制動力の制御を行う。

要するに、制御部１１は、フィルム供給ロール１２のロール径２Ｒの減少に伴って、パウダークラッチ１４による制動力を制御し、フィルム供給ロール１２とフィルム巻き取りロール２１との間で転写フィルム３に付与する張力を一定に保つ。

また、フィルム供給装置６は、フィルム巻き取りロール２１の巻き取り動作が停止しているときに、逆転モータ１７によって、フィルム供給ロール１２に転写フィルム３を巻き取る方向、つまり転写フィルム３を供給する方向と逆方向にフィルム供給ロール１２を回転する。これによって、フィルム巻き取りロール２１の巻き取り動作が停止しているときに、成型用金型８に対して位置決めされている転写フィルム３の張力が変動することが抑えられる。

上述したように、実施形態の張力制御装置は、第２のロータリエンコーダ２５からの信号に基づいてサーボモータ２４を制御すると共に、第１及び第２のロータリエンコーダ１５，２５のそれぞれからの信号に基づいてパウダークラッチ１４を制御する制御部１１を備える。これによって、制御部１１が、フィルム供給ロール１２に巻かれている転写フィルム３のロール径２Ｒを算出し、ロール径２Ｒに応じて制御部１１によってフィルム供給ロール１２の回転数Ｎを制御することで、フィルム供給ロール１２とフィルム巻き取りロール２１との間で転写フィルム３に付与する張力を一定に保つことができる。

したがって、本実施形態によれば、転写フィルム３の供給に伴ってフィルム供給ロール１２のロール径２Ｒが徐々に小さくなったときであっても、フィルム供給ロール１２とフィルム巻き取りロール２１の間の成型用金型８に対して位置決めされた転写フィルム３に、フィルム供給ロール１２のロール径２Ｒの変化にかかわらずに常に一定の張力を付与することができる。

そして、実施形態によれば、転写フィルム３に当接して制動するブレーキ機構や、フィルム供給ロール１２のロール径２Ｒを検出するために転写フィルム３に接触する機構、例えば特許文献１に記載の構成が備えるロール径測定レバー１２０やポテンショメータ１２１を省くことが可能になる。

このため、本実施形態は、特許文献１に記載の構成においてフィルム供給ロールの交換や装着時の作業の妨げになっていた、フィルム供給ロールのロール径を検出するためのロール径測定レバー１２０を省くことが可能になり、フィルム供給ロール１２の交換及び装着時の作業性を向上することができる。また、本実施形態によれば、ロール径測定レバー１２０やポテンショメータ１２１の調整作業が不要になるので、メンテナンス性も向上することができる。

また、本実施形態によれば、フィルム供給ロール１２のロール径２Ｒを検出するために転写フィルム３に接触して検出する機構を省くことで、転写前の転写フィルム３が有する印刷を損傷することを防ぐことができる。

また、本実施形態は、フィルム巻き取りロール２１の回転が停止しているときに逆転モータ１７を駆動することで、成型用金型８に対して位置決めされている転写フィルム３に生じる張力の変動を抑えることができる。

３ 転写フィルム
６ フィルム供給装置
７ フィルム巻き取り装置
１１ 制御部
１２ フィルム供給ロール
１３ 供給ロール軸
１４ パウダークラッチ
１５ 第１のロータリエンコーダ
２１ フィルム巻き取りロール
２２ 巻き取りロール軸
２３ フィルム送りローラ
２４ サーボモータ
２５ 第２のロータリエンコーダ

Claims (3)

1. 転写フィルムが巻かれたフィルム供給ロールと一体的に回転するように前記フィルム供給ロールを支持する供給ロール軸と、前記供給ロール軸の回転を制動する制動手段と、前記供給ロール軸の回転数を検出する第１の回転検出器と、を有するフィルム供給装置と、
   前記フィルム供給ロールから供給された前記転写フィルムを巻き取るフィルム巻き取りロールと一体的に回転するように前記フィルム巻き取りロールを支持する巻き取りロール軸と、前記転写フィルムを前記フィルム巻き取りロールへ送るフィルム送りローラと、前記フィルム送りローラを回転する駆動手段と、前記フィルム送りローラの回転数を検出する第２の回転検出器と、を有するフィルム巻き取り装置と、
   前記第２の回転検出器からの信号に基づいて前記駆動手段を制御すると共に、前記第１及び第２の回転検出器のそれぞれからの信号に基づいて前記制動手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記フィルム供給ロールと前記フィルム巻き取りロールとの間に、前記転写フィルムが有する印刷像を被転写材に転写するための転写部が配置され、
   前記フィルム送りローラは、前記転写部と前記フィルム巻き取りロールとの間の位置に配置され、
   前記制御手段は、前記フィルム供給ロールに巻かれている前記転写フィルムのロール径を算出し、該ロール径に応じて前記制動手段によって前記フィルム供給ロールの回転数を制御することによって、前記フィルム供給ロールと前記フィルム巻き取りロールとの間で前記転写フィルムに付与する張力を一定に保つと共に、前記フィルム巻き取りロールの巻き取り動作が停止しているときに、前記フィルム供給ロールに前記転写フィルムを巻き取る方向に前記フィルム供給ロールを回転させる、転写フィルムの張力制御装置。
2. 前記フィルム巻き取り装置は、前記駆動手段及び前記第２の回転検出器を含むサーボモータを有する、請求項１に記載の転写フィルムの張力制御装置。
3. フィルム供給ロールから供給された転写フィルムを、前記転写フィルムが有する印刷像を被転写材に転写するための転写部に送り、前記転写部を通った前記転写フィルムを巻き取るフィルム巻き取りロールにフィルム送りローラによって前記転写フィルムが送られるフィルム送り量と、前記フィルム供給ロールの回転数とに基づいて制御手段が前記フィルム供給ロールに巻かれている前記転写フィルムのロール径を算出し、該ロール径に応じて前記制御手段が前記フィルム供給ロールの回転数を制御することによって、前記フィルム供給ロールと前記フィルム巻き取りロールとの間で前記転写フィルムに付与する張力を一定に保つと共に、前記フィルム巻き取りロールの巻き取り動作が停止しているときに、前記フィルム供給ロールに前記転写フィルムを巻き取る方向に前記フィルム供給ロールを回転させるように制御する、転写フィルムの張力制御方法。

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