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JP2006272883A - 転写成形装置及び転写成形方法 - Google Patents

転写成形装置及び転写成形方法 Download PDF

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JP2006272883A JP2005099082A JP2005099082A JP2006272883A JP 2006272883 A JP2006272883 A JP 2006272883A JP 2005099082 A JP2005099082 A JP 2005099082A JP 2005099082 A JP2005099082 A JP 2005099082A JP 2006272883 A JP2006272883 A JP 2006272883A
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忠広 伊藤
Yoshihiro Ogami
善裕 大上
Toshiaki Higuchi
敏明 樋口
Susumu Yagi
晋 屋木
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Nissha Printing Co Ltd
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Abstract

【課題】 転写用フィルムを高速で送ることができ、単位時間当たりの製造個数を増大させ、製造効率を向上させる転写成形装置の提供。
【解決手段】 転写成形部による転写成形前に、転写用フィルム20を送り方向に隣り合う長手方向マークの間隔よりもわずかに大きい送り量だけ移動して停止させるようにフィルム送りローラ44の回転数を制御し、送り方向に移動された前記転写用フィルム20を戻し方向に移動するようにフィルム送りローラ44を駆動させ、長手方向マーク検出部が長手方向マークを検出した後フィルム送りローラ44の回転数を制御して転写用フィルム20を長手方向転写位置に停止させ、固定金型2と可動金型4を閉じ、射出ノズル5からキャビティに溶融樹脂を射出して、成形と同時に転写用フィルム20の図柄を成形品に転写する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、金型間に転写用フィルムをはさみ込み、転写用フィルム上の図柄を成形と同時に成型品に転写する転写成形装置及び転写成形方法に関する。
従来の転写成形装置の転写用フィルムの位置決め方法としては、例えば、特公平3−56650号公報(特許文献1)に示されるものがある。この転写成形装置の転写用フィルムの位置決めの方法は、転写用フィルムを長手方向に送る長手方向移動装置と、転写用フィルム上の長手方向マークを検出可能な長手方向センサと、を有する転写成形装置におけるフィルム位置決め方法において、長手方向移動装置を送り方向に駆動させて転写用フィルムを送り、長手方向センサに対する長手方向マークの相対的位置関係として予め設定された転写用フィルムの長手方向停止位置を越えた位置に転写用フィルムが停止するように長手方向移動装置の駆動を停止させ、次に長手方向移動装置を戻し方向に駆動させて転写用フィルムを長手方向停止位置まで逆送りすることを特徴とするものである。
この転写用フィルムの位置決め方法においては、まず、長手方向停止位置を越えてオーバーランした状態まで転写用フィルムを長手方向に送り、その後に戻し方向に駆動させて転写用フィルムを長手方向停止位置まで戻す処理を行っている。そして、このとき、転写用フィルムをオーバーランさせた状態まで送る処理において、長手方向センサを用いて、転写用フィルムとの相対位置を検出することにより行っている。
具体的には、特許文献1の第3図に開示されているように、転写用フィルムをオーバーランさせた状態まで送る処理においては、次のように行っている。まず、転写用フィルムが送られて長手方向マーク85の一端が検出された後、所定時間が経過するまで転写用フィルムを高速で駆動させる。そして、長手方向マーク85の一端が検出され所定時間が経過すると、転写用フィルムは低速で送られ転写用フィルムの送り速度は遅くなる。そして、長手方向センサが長手方向マークの他端に達したことを検出するとモータは停止し、転写用フィルム送りが停止される。このとき、慣性のため、十分に減速することができないので、転写用フィルムは長手方向センサが長手方向マークの他端を越えて停止する。
このときのオーバーラン寸法はロータリーエンコーダーによって計測され、送り方向と逆方向に転写用フィルムが戻されることによって、転写用フィルムは、長手方向マークの他端が長手方向センサを通過した位置に停止する。
特公平3−56650号公報
しかし、上記特許文献1に開示されている方法では、転写用フィルムをオーバーランさせた状態まで送る処理において、長手方向センサにより長手方向マークを検出することによって送り幅を制御することとしているため、転写用フィルムを高速で送ると、オーバーラン寸法が大きくなるという問題がある。オーバーラン寸法があまりに大きくなると、フィルム戻しに要する時間が長くなり、ランニングタイムが長くなるという問題が生じる。このため、上記特許文献1では、長手方向マークの一端が検出されるまでは高速で、長手方向マークの他端が検出されるまでは低速で転写用フィルムを送るようにして、このオーバーラン寸法を小さくするようにしている
しかし、転写用フィルムに付されている長手方向マークは、通常、転写用フィルムの長手方向に数ミリメートルの大きさを有する小さなマークである。転写用フィルムを送りながら、この小さな長手方向マークの両端を長手方向センサでそれぞれ検出して停止位置及び転写用フィルムの送り速度の制御を行うためには、高速のフィルム送り速度と低速のフィルム送り速度の差が大きすぎると効率よい制御を行うことができない。すなわち、長手方向マークの一端を検出して、フィルム送り速度が高速から低速に切り替わるまでに、慣性力のため所定の時間が必要である。したがって、あまりに高速な速度でフィルムを送ると、フィルム送り速度が高速から低速に切り替わるまでに、長手方向センサが長手方向マークの他端を通過し、転写用フィルムの停止のための処理を行うことができない。したがって、上記の処理においては、転写用フィルムを送る最大速度は、例えば、概ね200ミリメートル毎秒が限界であった。
転写用フィルムの送り速度は、連続して行われる射出成形の時間に影響を及ぼす。すなわち、高速で転写用フィルムを送ることができれば、短時間で転写用フィルムの位置あわせを行うことができ、連続して行われる射出成形のための時間を少なくすることができることから、単位時間当たりの製造個数が増大し、製造効率を向上させることができる。
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、転写用フィルムをさらに高速で送ることができ、単位時間当たりの製造個数を増大させ、製造効率を向上させることができる転写成形装置及び転写成形方法を提供することである。
本発明は、型閉じ状態及び型開き状態にすることができるように配置された固定金型及び可動金型と、成形品に転写する図柄及び長手方向に間欠的に配置された長手方向マークを有する転写用フィルムが転写位置に位置しかつ前記転写用フィルムを挟んだ状態で互いに閉じた前記固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティに溶融樹脂を射出する射出ノズルを備え、成形と同時に前記図柄を成形品に転写する転写成形部と、
前記転写用フィルムを金型パーティング面に平行に長手方向に移動させるフィルム移動部と、
前記フィルム移動部によって移動する前記転写用フィルムの長手方向マークの位置を検出する長手方向マーク検出部と、
前記フィルム移動部による前記転写用フィルムの送り量を検知しつつ、前記転写成形部による転写成形前に、前記転写用フィルムをその送り方向に隣り合う前記長手方向マークの間隔よりも大きく設定した送り長さを移動させて停止するように前記フィルム送り前記移動部を制御するフィルム送り制御手段と、
前記フィルム送り制御手段により送り方向に移動された前記転写用フィルムを戻し方向に移動するように前記移動部を制御し、前記長手方向マーク検出部が前記長手方向マークを検出した後で停止させるフィルム戻し制御手段と、
を有することを特徴とする、転写成形装置を基本的構成とするものである。
本発明の第1態様によれば、型閉じ状態及び型開き状態にすることができるように配置された固定金型及び可動金型と、成形品に転写する図柄及び長手方向に間欠的に配置された長手方向マークを有する転写用フィルムが長手方向転写位置に位置しかつ前記転写用フィルムを挟んだ状態で互いに閉じた前記固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティに溶融樹脂を射出する射出ノズルを備え、成形と同時に前記図柄を成形品に転写する転写成形部と、
前記転写用フィルムを金型パーティング面に平行に長手方向に移動させるフィルム送りローラと、前記フィルム送りローラにより送り出された前記転写用フィルムを巻き取るフィルム巻取ローラと、を有するフィルム移動部と、
前記フィルム移動部によって移動する前記転写用フィルムの長手方向マークの位置を検出する長手方向マーク検出部と、
前記転写成形部による転写成形前に、前記転写用フィルムを送り方向に隣り合う前記長手方向マークの間隔よりも大きく設定した送り長さを移動させて停止させるように前記フィルム送りローラの回転数を制御するフィルム送り制御手段と、
前記フィルム送り制御手段により送り方向に移動された前記転写用フィルムを戻し方向に移動するように前記フィルム送りローラを駆動させ、前記長手方向マーク検出部が前記長手方向マークを検出した後前記フィルム送りローラの回転数を制御して前記転写用フィルムを長手方向転写位置に停止させるフィルム戻し制御手段と
を有することを特徴とする、転写成形装置を提供する。
本発明の第2態様によれば、前記フィルム戻し制御手段は、前記フィルム送り制御手段が前記フィルム送りローラを駆動させるよりも低速で、前記フィルム送りローラを回転制御することを特徴とする、第1態様の転写成形装置を提供する。
本発明の第3態様によれば、前記フィルム移動部は、パルス状の駆動信号によって回転角度を制御可能な前記フィルム送りローラを回転駆動させるサーボモータを備え、
前記フィルム送り制御手段は、前記転写用フィルムを送り方向に隣り合う前記長手方向マークの間隔よりも大きく設定した送り長さを移動させるために必要なパルス数の駆動信号を前記サーボモータに印加することによって前記フィルム送りローラの回転数を制御することを特徴とする、第1又は第2態様の転写成形装置を提供する。
本発明の第4態様によれば、前記フィルム送り制御手段は、前記フィルム送りローラの回転数の制御において、前記サーボモータに印加する駆動信号のパルス数の経過に応じて、前記フィルム送りローラの回転速度を変化させることを特徴とする、第3態様の転写成形装置を提供する。
本発明の第5態様によれば、前記フィルム戻し制御手段は、前記転写用フィルムを前記長手方向転写位置に停止させるために必要なパルス数の駆動信号を前記サーボモータに印加することによって前記フィルム送りローラの回転数を制御することを特徴とする、第3態様の転写成形装置を提供する。
本発明の第6態様によれば、前記フィルム送り制御手段及び前記フィルム戻し制御手段は、前記フィルム送りローラに配置された転写用フィルムの巻取径に応じて、前記サーボモータに印加する駆動信号のパルス数を変更させて、前記転写用フィルムの送り量を一定にすることを特徴とする、第3から第5態様のいずれか1つの転写成形装置を提供する。
本発明の第7態様によれば、前記フィルム移動部の前記フィルム巻取ローラは、前記転写用フィルムを巻き取るためのトルクを調整可能なトルク調整モータにより駆動され、前記フィルム送りローラとの間に配置された転写用フィルムに加える張力を調整可能に構成されており、
前記フィルム送り制御手段及び前記フィルム戻し制御手段は、前記転写用フィルムに加わる張力が一定になるように前記トルク調整モータを駆動制御することを特徴とする、第1から第6態様のいずれか1つの転写成形装置を提供する。
本発明の第8態様によれば、前記フィルム戻し制御手段は、前記長手方向マーク検出部が前記長手方向マークを検出したタイミングで、前記フィルム送りローラを停止するように制御することを特徴とする、第1から第7態様のいずれか1つの転写成形装置を提供する。
本発明の第9態様によれば、前記転写成形部は、さらに長手方向に連続して設けられた幅方向マークを有する転写用フィルムが長手方向転写位置かつ幅方向転写位置に位置した状態で前記図柄を成形品に転写可能に構成され、
前記フィルム移動部は、前記転写成形部による転写成形前に、前記転写用フィルムを幅方向に移動させる幅方向駆動部をさらに備え、
さらに、前記フィルム移動部によって移動する前記転写用フィルムの幅方向マークの位置を検出する幅方向マーク検出部と、
前記フィルム戻し制御手段が前記フィルム送りローラを駆動させるタイミングで、前記フィルム送り制御手段により送り方向に移動された前記転写用フィルムを幅方向に移動するように前記幅方向駆動部を駆動させ、前記幅方向マーク検出部が前記幅方向マークを検出することにより前記転写用フィルムを前記幅方向転写位置に停止させる幅方向制御手段を備えることを特徴とする、第1から第8態様のいずれか1つの転写成形装置を提供する。
本発明の第10態様によれば、前記幅方向マーク検出部は、前記転写用フィルムの幅方向に延在して設けられるレーザーラインセンサを備え、前記転写用フィルムの幅方向マークが前記レーザーラインセンサを遮蔽する比率に関する出力信号によって前記転写用フィルムの幅方向位置を検出可能であり、
前記幅方向制御手段は、前記レーザーラインセンサからの出力信号の比率の値が、前記幅方向転写位置にある前記転写用フィルムの前記幅方向マークが前記レーザーラインセンサを遮蔽する比率である転写位置比率に一致するように前記幅方向駆動部を駆動制御することを特徴とする、第9態様の転写成形装置を提供する。
本発明の第11態様によれば、前記幅方向駆動部は、前記レーザーラインセンサからの出力信号の比率の値と前記転写位置比率の値との差に応じて前記幅方向駆動部の駆動速度を変化させることを特徴とする、第10態様の転写成形装置を提供する。
本発明の第12態様によれば、型閉じ状態及び型開き状態にすることができるように配置された固定金型及び可動金型と、成形品に転写する図柄及び長手方向に間欠的に配置された長手方向マークを有する転写用フィルムが長手方向転写位置に位置しかつ前記転写用フィルムを挟んだ状態で互いに閉じた前記固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティに溶融樹脂を射出する射出ノズルを備える転写成形部と、
前記転写成形部による転写成形前に、前記転写用フィルムを金型パーティング面に平行に長手方向に移動させるフィルム送りローラと、前記フィルム送りローラにより送り出された前記転写用フィルムを巻き取るフィルム巻取ローラと、を有するフィルム移動部と、
前記フィルム移動部によって移動する前記転写用フィルムの長手方向マークの位置を検出する長手方向マーク検出部と、を有する転写成形装置を用いて、
前記転写成形部による転写成形前に、前記転写用フィルムを送り方向に隣り合う前記長手方向マークの間隔よりも大きく設定した送り長さを移動させて停止するように前記フィルム送りローラの回転数を制御し、
前記送り方向に移動された前記転写用フィルムを戻し方向に移動するように前記フィルム送りローラを駆動させ、前記長手方向マーク検出部が前記長手方向マークを検出した後前記フィルム送りローラの回転数を制御して前記転写用フィルムを長手方向転写位置に停止させ、
前記固定金型と可動金型を閉じ、前記射出ノズルから前記キャビティに溶融樹脂を射出して、成形と同時に前記図柄を成形品に転写することを特徴とする、転写成形方法を提供する。
本発明の第1態様及び第12態様によれば、転写用フィルムを長手方向転写位置に移動させるために、フィルム送り制御手段により、長手方向転写位置よりもわずかにオーバーランさせた状態まで転写用フィルムを送った後、フィルム戻し制御手段により、転写用フィルムを逆向きに巻き戻し、長手方向マークが検出された後長手方向転写位置に停止させるように処理を行うため、転写用フィルムを送った後、停止させた場合に発生する慣性による転写用フィルムのたるみや振動を解消することができる。したがって、フィルム送り制御手段によるフィルム送りを高速で行うことによりフィルムのたるみや振動が増大して発生したとしても、そのたるみ、振動を解消することができるので、フィルム送り制御手段によるフィルム送り速度を高速にしても、位置あわせの精度、所要時間に悪影響を及ぼすことがなく、フィルム送り速度を大きくすることができる。
また、長手方向転写位置に位置あわせするときに、フィルムを送り出す側のフィルム送りローラを用いてフィルムの位置調整を行うようにし、先の転写成形により変形していないフィルムの部分を使用して位置あわせを行うため、フィルムの振動がなくなり、位置あわせの精度を向上させることができる。
さらに、フィルム送り制御手段及びフィルム戻し制御手段は、フィルム送りローラの回転数により、転写用フィルムの送り量を制御するようにしているため、どの程度フィルムを送れば停止すべきかの情報を常に考慮した上でのフィルム送り制御を行うことができる。すなわち、転写用フィルムの位置ではなく送り量で、フィルム送り制御を行うこととしているため、フィルム送り制御手段により転写用フィルムを停止させたときに発生させるオーバーランの量を制御することができ、これを小さくすることが可能である。したがって、オーバーラン量が小さくなれば、フィルム戻し制御手段によりフィルム巻き戻しの量も小さくてすむため、転写用フィルムの長手方向転写位置の位置あわせに要する時間を短縮することができる。
本発明の第2態様よれば、フィルム送り制御手段によりフィルム送りローラの回転速度を大きくすることにより、位置あわせによる時間を短縮することができると共に、フィルム戻し制御手段による転写用フィルムの巻き戻しにおいては、長手方向転写位置の位置あわせに用いるため、低速にすることで長手方向転写位置の位置あわせの精度を向上させることができる。
本発明の第3態様及び第5態様によれば、転写用フィルムの送り量をサーボモータに印加するパルス数によって制御することとしているので、フィルム送り制御手段及びフィルム戻し制御手段の構成を簡単にすることができると共に、パルス数によって回転角度を高精度に制御することができる。
本発明の第4態様によれば、サーボモータに供給されるパルス数の経過に応じてフィルム送りローラの回転速度を変更することにより、フィルム送り制御手段によるフィルム送りが終了した場合のオーバーラン量を制御しやすくすることができる。例えば、フィルム送り手段によりサーボモータに印加されるパルス数が、10000パルスであるような場合、その経過が、8000パルスまではフィルム送りローラを最高速で、8000パルスを越えると、徐々にフィルム送りローラの回転速度を小さくするといった制御を行うことができる。したがって、フィルムの送り量の終わり付近における回転速度の制御を容易にすることができ、フィルム送りローラの停止時に生じるオーバーランの量を制御することができる。また、フィルムの送り量の終わり付近における回転速度を小さくすれば、フィルム送りローラの停止に伴い慣性により発生する転写用フィルムのたるみや振動を少なくすることができる。
本発明の第6態様によれば、ロール状で供給される転写用フィルムは、その巻取径によって単位回転数当たりの送り量が異なるため、巻取径に対応させてサーボモータに印加されるパルス数を変更することによって、巻取径の影響を受けることなく一定の送り量で転写用フィルムを送ることができる。
本発明の第7態様によれば、フィルム送り制御手段とフィルム戻し制御手段は、フィルム巻取ローラを駆動するトルク調整モータを制御して転写用フィルムに加わる張力を一定にするようにしているため、転写用フィルムを送る場合に生じるフィルムのたるみや振動をなくすことができる。また、フィルム戻し制御手段によるフィルムの巻き取り時においては、フィルム巻き取りローラに加えられるトルクがブレーキとなり、転写用フィルムの巻取径によらずに転写用フィルムの張力を安定させることができる。
本発明の第8態様によれば、フィルム戻し制御手段は、長手方向マークを検出したタイミングで、フィルム送りローラの回転を停止させることにより、長手方向マークの位置に転写用フィルムを停止させることができる。したがって、長手方向マークと長手方向マーク検出部との相対位置関係を、転写用フィルムの長手方向転写位置としておくことで、容易に転写用フィルムの位置あわせを行うことができる。
本発明の第9態様によれば、転写用フィルムの幅方向の位置あわせと長手方向の位置合わせとを同時に行うことができるため、いずれかの方向の位置あわせを行った後で転写用フィルムが移動することがなく、互いの位置あわせに影響を及ぼすことがない。したがって、転写用フィルムの幅方向及び長手方向の位置合わせに要する時間を短縮することができると共に、位置あわせの精度を向上させることができる。
本発明の第10態様によればレーザーラインセンサを用いて、幅方向転写位置の位置合わせを行うため、1つのセンサで補正量と補正の方向を検出することができ、構成を簡単にすることができる。
本発明の第11態様によれば、例えば、レーザーラインセンサにより検出された転写用フィルムが、幅方向転写位置に対して離れているときには、高速に転写用フィルムを移動させることができる。これによって、幅方向転写位置の位置合わせを短時間で行うことができる。
以下、本発明の一実施形態に係る転写成形装置について、図面を参照しながら説明する。
図1と図2に示すように、転写成形装置には、固定盤1に取付けた固定金型2と可動盤3に取付けた可動金型4と両金型間のキャビティに溶融樹脂を射出する射出ノズル5で構成された射出成形部100が設けられている。
本実施の形態にかかる転写成形装置では、固定盤1は架台6に固定され、この固定盤1に固定された4本のタイバー7によって可動盤3が案内され固定盤1に離接可能に移動する。
可動盤3を移動することで固定金型2のパーティング面2aと可動金型4のパーティング面4aが圧接し、金型の成形部(固定金型2の成形部2bと可動金型4の成形部4b)でキャビティを形成した型閉じ状態と、各パーティング面2a,4aが離隔した型開き状態を切り替えることができる。
また、射出成形部100には、基本的には固定金型2と可動金型4を用い当該2つの金型でキャビティを形成するが、例えば、中間プレートなどの付随的な部材を用いてもよい。
前記可動盤3には、フィルム送り出し装置10及びフィルム巻取り装置11が設けられている。フィルム送り出し装置10とフィルム巻取り装置11は、転写用フィルム20を可動金型4のパーティング面4aに平行に移動(転写用フィルム20の長手方向に移動)させるフィルム移動部を構成する。
転写用フィルム20は、フィルム送り出し装置10及びフィルム巻取り装置11によって、可動金型4のパーティング面4aと離隔し、かつ平行となるように長手方向に移動される。
また、フィルム送り出し装置10とフィルム巻取り装置11は、それぞれ第1移動機構12、第2移動機構13によって可動金型4の移動方向と直交方向(転写用フィルム20の幅方向)に移動可能に配置される。すなわち、フィルム送り出し装置10とフィルム巻取り装置11は、第1移動機構12、第2移動機構13によってフィルムの幅方向に始動されることによって、転写用フィルム20を幅方向に移動させる幅方向駆動部を構成する。
この実施の形態では可動盤3の上部にフィルム送り出し装置10が取付けられ、前述の第1移動機構12で転写用フィルム20が幅方向に移動される。
フィルム巻取り装置11は、可動盤3の下部に取付けたフィルム引張機構14と、架台6に取付けたフィルム巻取り機構15を備え、そのフィルム引張機構14が前記第2移動機構13で転写用フィルム20の幅方向に移動される。
なお、フィルム送り出し装置10とフィルム巻取り装置11の取りつけ位置は、これに限るものではなく、フィルム送り出し装置10を可動盤3の下部又は左右側部に取付け、フィルム巻取り装置11を可動盤3の上部又は左右他側部に取付けても良いし、フィルム送り出し装置10、フィルム巻取り装置11を架台6や固定盤1に取付けてもよい。
つまり、フィルム移動部は、転写成形を行う前に転写用フィルム20を金型パーティング面(固定金型2のパーティング面2a又は可動金型4のパーティング面4a)に対して転写用フィルム20の長手方向に、また、好ましくは転写用フィルム20を幅方向にも移動させることができ、後述する転写用フィルム20の長手方向及び幅方向転写位置の位置あわせ時には、転写用フィルム20を長手方向、好ましくは長手方向と幅方向との双方に移動可能に構成されていればよい。
次に転写用フィルムについて説明する。図3A、図3Bに示すように、転写用フィルム20は、ベースフィルム20aの表面に図柄21が長手方向に間隔を置いて設けられている。図柄21は、前述の射出成形部100における成形時にベースフィルム20aから剥離され、成形品に転写されるものである。転写用フィルム20は、ベースフィルム20a上に、剥離保護層20bを設け、その上に図柄21を構成する図柄インキ層20cが設けられる。また、図柄インキ層20cの上には、接着剤層20dが設けられており、射出成形時に溶融樹脂と接触してこれに接着し、図柄インキ層20cが剥離保護層20bと共にベースフィルムから剥離して成形品に転写される。
本発明に使用する転写用フィルム20について説明する。本発明に使用する転写用フィルム20は、基体シート20aおよび加飾層から形成され、加飾層は、易接着層20b、絵柄層20c、接着層20d等からなる。
基材シート51としては、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂、ウレタン樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂等から選択される単層フィルム、または上記の中から選択された2種以上の樹脂による積層フィルムまたは共重合フィルムがある。
基材シート51の厚みとしては、5〜500μmが好ましい。5μm未満のシートでは、金型セット時のハンドリングが悪く成形工程が不安定となり、500μmを超えるシートでは、剛性がありすぎる。
基体シート20a上には、加飾層50が強固に密着するよう易接着層20bを形成しても良い。易接着層の材質としては、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂等がある。易接着層を設ける方法としては、グラビア印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷法等の汎用印刷方法のほか、各種コーティング法のいずれでも構わない。
基体シート20a上には、文字、幾何学模様、ベタ等の絵柄層20cが形成される。この絵柄層20cの材質としては、アクリル系樹脂、硝化綿系樹脂、ポリウレタン系樹脂、塩化ゴム系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂などを挙げることができるが、特に限定されない。
また、絵柄層20cには、真空蒸着やメッキ等の方法によって、アルミニウム、クロム、銅、ニッケル、インジウム、錫、酸化珪素などの金属膜層を設けてもよい。この場合、金属膜層は全面でもパターン状でもよい。
絵柄層20cの膜厚は0.5μm〜50μmが好ましい。膜厚が0.5μmより薄いと、十分な意匠性が得られないという問題があり、50μmより厚いと、印刷後に乾燥し難いという問題があるためである。但し、金属膜層の場合は50〜1200Åが好ましい。金属膜層の膜厚が50Åより薄いと、十分な金属光沢感が得られないという問題があり、1200Åより厚いと、クラックが生じやすいという問題があるためである。
絵柄層20cを全面またはパターンで設ける方法としては、グラビア印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷法等の汎用印刷方法、タンポ印刷、塗装、各種コーティング法、蒸着、イオンプレーティング、スパッタ法等の金属膜形成法等がある。
接着層20dは、転写用フィルム20と成形樹脂4を接合する作用を有するものである。接着層54の材質としては、アクリル系樹脂、硝化綿系樹脂、ポリウレタン系樹脂、塩化ゴム系樹脂、塩化ビニル一酢酸ビニル共重合系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、オレフィン系樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂等を用いるのが良い。
接着層20dの厚みは、0.5〜50μmが好ましい。膜厚が0.5μmより薄いと、十分な接着性が得られないという問題があり、50μmより厚いと、印刷後に乾燥し難いという問題があるためである。接着層20dの形成方法は、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷などの汎用印刷方法でも、塗装、ディッピング、リバースコーターなどいずれの方法でもよい。
なお、加飾層のみを成形樹脂と接合させる場合には、基体シート20aと絵柄層20cとの間に剥離層を設けてもよい。あるいは、基体シート20aに離型層を設けて離型性のある基体シートとしてもよい。
剥離層の材質としては、アクリル系樹脂、硝化綿系樹脂、ポリウレタン系樹脂、塩化ゴム系樹脂、塩化ビニル一酢酸ビニル共重合系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、オレフィン系樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂等を用いるのが良い。
剥離層の厚みは、0.5〜50μmが好ましい。膜厚が0.5μmより薄いと、十分な接着性が得られないという問題があり、50μmより厚いと、印刷後に乾燥し難いという問題があるためである。離型層の形成方法は、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷などの汎用印刷方法でも、塗装、ディッピング、リバースコーターなどいずれの方法でもよい。
また、転写用フィルム20には、図3Bに示すように、図柄21を成形と同時に成形品に転写する時の転写用フィルム20の位置、すなわち、転写用フィルム20の転写位置を検出するために、長手方向マーク22及び幅方向マーク23を備える。
図3Bに示すように、例えば、転写用フィルムの長手方向マーク22(長手方向寸法3mm)は、転写用フィルム20の幅方向一側部に転写用フィルムの長手方向に間隔を置いて間欠的に設けられ、幅方向マーク23(幅方向寸法3mm)は、転写用フィルムの幅方向他側部に長手方向に連続して設けられている。
本実施形態では転写用フィルム20は透光性で、各マーク22,23は非透光性であるが、各マーク22,23は半透光性に構成してもよい。また転写用フィルム20が非透光性または半透光性で、各マーク22,23が透光性の構成としてもよい。
この転写用フィルムの位置検出装置は、図1、図2に示すように、転写成形装置に設けられた長手方向センサ30、第1・第2幅方向センサ31,32を備えており、図3Bに示すように、転写用フィルムのマーク22、23を検出して転写用フィルムのマーク22、23との相対位置を検出する。
次に、転写成形方法について説明する。転写成形方法は従来行われていたように、絵柄21が間隔をおいて配置された転写用フィルムを連続的に固定金型2と可動金型4の間に送りこむことにより、連続的に行われる。
例えば、固定金型2と可動金型4を型開き状態として転写用フィルム20を長手方向及び幅方向に移動して、長手方向及び幅方向共にそれぞれ長手方向転写位置及び幅方向転写位置として、図柄21を金型の成形部、例えば固定金型2の成形部2bと対向させる第1の工程と、この第1の工程の後に可動金型4を移動して型閉じ状態として転写用フィルム20をはさみ、そのキャビティa内に溶融樹脂を射出して成形と同時に成形品に図柄21を転写する第2の工程と、型開き状態として図柄21を転写した成形品とする第3の工程から成る。
前記転写用フィルム20を長手方向転写位置及び幅方向転写位置に位置決めする工程については、詳細は後述するが、例えば、フィルム移動部による転写用フィルムの送り量をあらかじめ設定して、その移動量だけ間欠的に長手方向に高速で移動させた後、長手方向及び幅方向共に位置を微調整して決定する。この微調整位置決めは、後述するように、転写用フィルムに設けられたマーク22、23の位置を各センサ30,31,32によって検出することによって行われる。
このように転写用フィルム20を幅方向に位置補正するには、金型の手前側と後側でそれぞれ転写用フィルム20を幅方向に移動できるように構成されている機構が必要である。この具体的構成は後述するようにフィルム送り出し装置10及びフィルム巻き取り装置11に設けられている。
次に、フィルム送り出し装置10の具体構成を説明する。フィルム送り出し装置10は、図1及び図2に示すように、可動盤3に設けられたブラケット40と、このブラケット40に移動体41が可動盤3の移動方向に移動自在に設けられると共にその移動体41とブラケット40とに亘って移動体41を可動盤3の移動方向に移動させる第3移動機構42を有する。
前記第3移動機構42は、例えば、ロックナット42bによって移動体41と螺合するネジ杆42aをブラケット40に回転自在に連結し、そのネジ杆42aを締付け又は緩めることで移動体41が可動盤3の移動方向に移動するように構成される。
前記第3移動機構42は、シリンダ、モータでネジ杆42aを回転すると共に、そのネジ杆42aにナットを螺合したもので構成されていてもよい。
第3移動機構42により移動体41が可動盤3の移動方向に移動に構成されているため、ハウジング43とともに送り出しローラ45が可動盤3の移動方向に移動し、転写用フィルム20の送り出し位置を調整して可動金型4のパーティング面4aと転写用フィルム20との間隔を調整できる。
前記移動体41にはハウジング43が転写用フィルム20の幅方向に移動自在に設けられてあり、このハウジング43を移動体41に対して幅方向に移動させるための第1移動機構12が設けられる。
前記第1移動機構12は、図2に示すように、ガイドフレーム12aにモータ12bを取付け、このモータ12bで回転されるネジ杆12cにナット12dを螺合し、そのナット12dをガイドフレーム12aに沿って移動自在としたもので、そのガイドフレーム12aが移動体41に固着され、ナット12dがハウジング43に固着してある。
前記移動体41にガイドフレーム47が設けられ、このガイドフレーム47に沿って移動する摺動子48がハウジング43に固着してあり、ハウジング43が移動体41に対して転写用フィルムの幅方向に移動可能に構成される。
第1移動機構12でハウジング43を移動体41に対して移動することで送り出し用リール44に巻装した転写用フィルム20が幅方向に移動するので、転写用フィルム20を幅方向に移動できる。
前記ハウジング43には、フィルム送りローラとしての送り出し用リール44と送り出しローラ45がそれぞれ回転自在に支承され、この送り出し用リール44に転写用フィルム20が巻装されると共に、その送り出し用リール44は第1モータ46で正逆回転駆動される。この送り出し用リール44は軸44aに一対のフランジ44bを取付けたもので、ハウジング43に着脱自在に取付けられる。
第1モータ46は、サーボモータで構成されており、制御部(図11参照)から供給された駆動パルスの数によって駆動する回転角度を制御することができる。
上記構成により、送り出し用リール44を正転することによって、転写用フィルム20が繰り出しされ、送り出しローラ45から転写用フィルムの長手方向に送り出しされ、送り出し用リール44を逆転とすることによって、送り出された転写用フィルムを送り出し用リール44に巻き戻すことができる。
フィルム送り出し装置10から送り出された転写用フィルムは、両金型2、4の間を通り、フィルム引張機構14により先に送られる。フィルム引張機構14の具体構成を説明する。
フィルム引張機構14は、駆動ロール50と従動ロール51を備え、その駆動ロール50は第2モータ52で回転駆動可能に構成される。従動ロール51は駆動ロール50に圧接・離隔することができるように設けられ、離隔した状態で転写用フィルム20を駆動ロール50と従動ロール51との間に挿通し、圧接した状態で駆動ロール50を駆動してフィルム送り出し装置10から送り出された転写用フィルム20を搬送して張力を付与する。後述するように、第2モータ52は、トルク調整モータで構成されており、制御部(図11参照)によって、フィルム送り出し装置10と駆動ロール50及び従動ロール51との間にある転写用フィルムの張力がほぼ一定となるように制御されている。
本実施形態の例では、第1ハウジング53に駆動ロール50と第2モータ52が設けられ、第2ハウジング54に従動ロール51が設けられる。
第1ハウジング53と第2ハウジング54は揺動自在に連結され、その第1ハウジング53と第2ハウジング54に亘って互いに押圧するように両者を付勢する付勢部材、例えばスプリング55が取付けられている。
前記スプリング55を外し、第2ハウジング54を第1ハウジング53と離れる方向(例えば下方)に揺動することで駆動ロール50と従動ロール51が離隔する。前記スプリング55を取付けることで第2ハウジング54が第1ハウジング53に接近方向に揺動付勢され、駆動ロール50と従動ロール51が圧接する。
前記フィルム引張機構14(例えば第1ハウジング53)は、第2移動機構13を介して可動盤3に取りつけられる。
本実施形態の例では、第2移動機構13は、可動盤3に設けられたブラケット56と、このブラケット56に対して可動盤3の移動方向に移動自在に設けられる移動体57を備える。移動体57とブラケット56の固定のために、移動体57を可動盤3の移動方向に移動可能にブラケットに取り付ける第4移動機構58が設けられている。
第4移動機構58は、例えば、移動体57に螺合したネジ杆58aをブラケット56に回転自在に連結し、そのネジ杆58aを締付け又は緩めることで移動体57が移動するようにしてある。なお、移動体57はロックナット58bによって、ネジ杆58aと螺合する。前記第4移動機構58はシリンダ、モータでネジ杆58aを回転すると共に、そのネジ杆58aにナットを螺合したもので構成されていてもよい。
前記移動体57には、フィルム引張機構14が転写用フィルム20の幅方向に移動自在に設けられており、このフィルム引張機構14を移動体57に対して幅方向に移動させるための前記第2移動機構13が設けられる。
図1,2に示すように、第2移動機構13は、第1移動機構12と同様、ガイドフレーム13aにモータ13bを取付け、このモータ13bで回転されるねじ杆13cにナット13dを螺合し、そのナット13dをガイドフレーム13aに沿って移動自在としたもので、そのガイドフレーム13aが移動体57に固定され、ナット13dがフィルム引張機構14(第1ハウジング53)に固定されている。
この第2移動機構13及び前記第1移動機構12は、前述した構成に限ることはなく、シリンダ、モータとネジ杆及びナットの組み合せなど構成されていてもよい。
上記構成により、フィルム引張機構14を可動盤3の移動方向に移動して転写用フィルム20を厚さ方向に移動できると共に、フィルム引張機構14を転写用フィルム20の幅方向に移動して転写用フィルム20を幅方向に移動できる。
転写用フィルム20は、フィルム引張機構14によりフィルム巻取り機構15に送られ巻き取られる。フィルム巻取り機構15の具体構成を説明する。
図1と図6〜図8に示すように、フィルム巻取り機構15は装置本体8の端部8a(可動盤3移動方向の端部8a)よりも外方に突出したフィルム取外し位置と、装置本体8内のフィルム巻取り位置に移動自在である。
上記構成を取ることにより、成型作業時にはフィルム巻取り機構15を装置本体8内に位置させ、装置本体8の外側を通行する場合などにおいて邪魔にならないようにすることができる。
一方、転写用フィルム20を巻取りした転写終了後、つまり使用済の転写用フィルム20を取り外しする場合には、フィルム巻取り機構15を装置本体8の外方に移動させることができるので、そのフィルム取り外し作業を容易に行うことができる。
本実施形態の例では、フィルム巻取り機構15は、装置本体8(架台6)に互いに平行な上下2本のガイドレール60がフィルム移動方向に延在するように取付けてあり、このガイドレール60の端部が装置本体8の端部8aよりも外方に突出している。ガイドレール60は、連結材66で装置本体8(架台6)に連結して設けられる。
ガイドレール60は、図7に示すように断面6角形をしており、プレート68で連結されている。ガイドレール60は、長さ調整が自在であり、装置本体8内に収納された収納姿勢と装置本体8の端部8aから突出した突出姿勢とすることができる。
本実施形態において、ガイドレールは、図6及び図8に示すように、連結材66で装置本体8(架台6)に連結される基部ガイドレール60aと先部ガイドレール60bから構成され、両者をヒンジ60cで折曲自在に連結する。前記ヒンジ60cは、一側片81と他側片82をピン83で回動自在に連結され、その一側片81に先部ガイドレール60bが固定され、他側片82に基部ガイドレール60aが固定される。
具体的には、図8に示すように一側片81は一対のピン支承部81aを有し、他側片82は取付部82aにピン支承部82bを有したプレート82cを移動自在に設けた形状で、そのピン支承部81a,82b相互をピン83で連結してある。上記構成により、ピン83を支点として一側片81が先部ガイドレール60bとともに他側片82に対して回動する。
基部ガイドレール60aと先部ガイドレール60bを直線状態とした場合に、その先部ガイドレール60bが装置本体8の端部8aから突出して前述の突出姿勢となる。先部ガイドレール60bを折り曲げると装置本体8内に収納されて前述の収納姿勢となる。なお、収納姿勢において、先部ガイドレール60bは、図6に示す矢印と反対方向(すなわち、図6において上方向)に折れ曲るように構成されていてもよい。このように構成することにより、後述する巻取り用リール61と同じ方向に先部ガイドレール60bを折り曲げることによって、装置本体8から突出する部分を少なくすることができる。
このように構成されたヒンジを先部ガイドレール60bと基部ガイドレール60aとの間に取りつけることによって、先部ガイドレール60bをヒンジ60cで折り曲げて収納姿勢とすることができる。
なお、図8に示す例では、ピン支承部81a,82bを移動体64が設けられていない側を向くようにガイドレールに固定し、図6の矢印で示した方向に先部ガイドレールを折り曲げ可能な構成とし、移動体64とヒンジ60cとが干渉しないようにしている。
なお、装置本体8内に収納された収納姿勢と装置本体8の端部8aから突出した突出姿勢にするために、ガイドレール60を伸縮自在な構成としても良い。
また、基部ガイドレール60aのヒンジ60cが取り付けられていない側の端部には、ブラケット67が設けられ、これに第3モータ62が固定されている。第3モータ62は、第3モータ62の駆動により回転駆動する回転体63を備える。
ガイドレール60には、フィルム取外し位置とフィルム巻取り位置との間で移動可能な移動体64が設けられている。移動体64は、上のレール601に下側から接する車輪69と下のレール602に上側から接する車輪69が設けられており、ガイドレール60に上下から挟まれた状態でガイドレール60に沿ってスムーズに移動することができる。
移動体64に設けられている車輪69は、アリ溝が設けられており、断面6角形に構成されたガイドレールに嵌まりこみ、ガイドレールからの脱落及びガイドレールの幅方向へのずれを防止する。
前記巻取り用リール61は、移動する移動体64に回転自在に方持ち状態で支承され、この巻取り用リール61の先端に回転用円板65が巻取り用リール61の回転軸に垂直に固着されている。
移動体64が図6に仮想線で示したフィルム巻取り位置において、図7に示すように巻取り用リール61はフィルム巻取り位置において第3モータ62で回転駆動される。
移動体64が図6に仮想線で示したフィルム巻取り位置において、図7に示すように巻取り用リール61はフィルム巻取り位置において第3モータ62で回転駆動される。
具体的には、移動体がフィルム巻取り位置に存在するとき、回転用円板65と第3モータ回転体63が互いに接触、好ましくは圧接する。第3モータ62が駆動して回転用円板65が回転すると、当該回転力が両部材間に働く摩擦によって回転用円板65に伝達され、巻取り用リール61が回転する。本実施形態では、回転体63は回転円板63aの外周面にゴムリング63bを取付けて摩擦抵抗を大きくしてある。
次に本実施形態にかかる転写成形装置に用いられるセンサの具体構成を説明する。図1と図2に示すように、金型、例えば可動金型4近傍には長手方向センサ30、幅方向センサ、例えば第1・第2幅方向センサ31,32が設けられている。なお、幅方向センサは、必ずしも2つ設ける必要はなく、1つでもよいし、3つ以上設けてもよい。
長手方向センサ30は、可動金型4上部寄り幅方向一側、第1幅方向センサ31は可動金型4上部寄り幅方向他側、第2幅方向センサ32は可動金型4下部寄り幅方向他側にそれぞれ取付けられている。
前記長手方向センサ30、第1・第2幅方向センサ31,32は転写用フィルム20の長手方向マーク22、幅方向マーク23を検出すると共に、その各マークとのずれ量を検出する。
各センサは、例えば、レーザーラインセンサ(受光幅3mm)で構成されており、発光器33と受光器34を備える。発光器33と受光器34が図3に示すように転写用フィルム20の厚さ方向両側に位置し、発光器33からの光を転写用フィルム20を透過して受光器34が受光する。
前記長手方向センサ30は、その延在方向が転写用フィルムの長手方向となるように構成されており、発光器33の光の大きさ(フィルム長手方向の大きさ)は長手方向マーク22の大きさ(フィルム長手方向の大きさ)と略同一である。また、第1・第2幅方向センサ31,32は、その延在方向が転写用フィルムの幅方向となるように構成されており、発光器33の光の大きさ(幅)は幅方向マーク23の大きさ(幅)と略同一である。
このようにセンサを構成することにより、例えば、転写用フィルム20が長手方向転写位置にある時、長手方向マーク22と長手方向センサ30が一致している場合には、図4(a)に示すように、発光器33の光33aが長手方向マーク22で完全に遮光され、受光器34の受光量がゼロとなる。
また、長手方向マーク22が長手方向センサ30よりも行きすぎている場合には図4(b)に示すように、発光器33の光33aが長手方向マーク22に対して上にずれ、受光器34は、そのずれ量Sに見合う受光量の光を受光するので、その受光量でマークが受光器34を遮蔽する比率が検出できる。
一方、長手方向マーク22が長手方向センサ30よりも手前の場合には図4(c)に示すように、発光器33の光33aが長手方向マーク22に対して下にずれ、受光器34は、そのずれ量Sに見合う受光量を受光するので、その受光量でマークが受光器34を遮蔽する比率が検出できる。
図4(b)と図4(c)に示す状態において、マーク22がその受光器34を遮光する比率によって転写用フィルムの長手方向位置を検出することができる。また、転写用フィルムが長手方向に移動していく際に、受光器34の遮蔽率の履歴を取ることにより、転写用フィルムのずれ方向を検出することができる。
具体的には、図1に示す転写成形装置においては、転写用フィルムは上方向から下方向に送られるので、図4(c)に示すSの大きさが徐々に小さくなって受光器34の遮蔽率は徐々に増大し、図4(a)の状態において遮蔽率が最大となり、長手方向マーク22がさらに下側に移動して図4(b)に示す状態になると、マークの移動に伴ってSの大きさが徐々に大きくなって受光器34の遮蔽率が徐々に減少する。
このようにして、レーザーラインセンサを備えた長手方向センサ30とマークの長手方向位置関係を検出することにより、転写用フィルムの長手方向のずれ量とずれ方向を検出することができる。よって、長手方向センサ30は転写用フィルム20の長手方向の転写位置(ずれ量)をデジタル値として検出するマーク検出部を構成する。
一方、幅方向マーク23については、転写用フィルム20が転写位置にある時、幅方向マーク23が第1幅方向センサ31と一致している場合には図5(a)に示すように発光器33の光33aが幅方向マーク23で完全に遮光され、受光器34の受光量がゼロである。
また、幅方向マーク23が第1幅方向センサ31よりも幅方向一側にずれている場合には図5(b)に示すように、発光器33の光33aが幅方向マーク23の幅方向他側にずれ、受光器34は、そのずれ量Sに見合う受光量を受光するので、その受光量でマークが受光器34を遮蔽する比率が検出できる。
一方、転写用フィルム20が転写位置の時に幅方向マーク23が第1幅方向センサ31よりも幅方向他側にずれている場合には図5(c)に示すように、発光器33の光33aが幅方向マーク23の幅方向一側にずれ、受光器34は、そのずれ量Sに見合う受光量を受光するので、その受光量でマークが受光器34を遮蔽する比率が検出できる。
図5(b)と図5(c)に示す状態において、マーク23がその受光器34を遮光する比率によって転写用フィルムの幅方向位置を検出することができる。また、転写用フィルムが幅方向に移動していく際に、受光器34の遮蔽率の履歴を取ることにより、転写用フィルムのずれ方向を検出することができる。
なお、第2幅方向センサ32と幅方向マーク23の位置関係も上記の第1幅方向センサ31と幅方向マーク23の位置関係同様であり、第2幅方向センサ32によって幅方向マーク23の位置を計測することができる。
よって、レーザーラインセンサを備えた第1・第2幅方向センサ31,32とマークの幅方向位置関係を検出することにより、転写用フィルムの幅方向のずれ量とずれ方向を検出することができる。よって、幅方向センサ31,32は転写用フィルムの幅方向の転写位置(ずれ量)を検出するマーク検出部として機能する。
前記長手方向センサ30、第1・第2幅方向センサ31,32は、可動盤3の移動方向(転写用フィルム20の厚さ方向)、転写用フィルム20の移動方向(長手方向)、転写用フィルム20の幅方向に移動自在で、転写用フィルム20の図柄21の大きさ、金型の大きさに応じて長手方向に位置調整できると共に、金型の大きさ(可動盤移動方向の大きさ)に応じて可動盤移動方向に位置調整でき、転写用フィルム20の幅に応じて幅方向に位置を調整できるよう、転写成形装置に取り付けられている。
例えば、図1と図2に示すように、ブラケット40,56にそれぞれ取付けた横ガイド70に沿って第1移動体71を可動盤3の移動方向に移動自在にそれぞれ取付け、この各第1移動体71に縦杆72を転写用フィルム20の移動方向(上下方向)に摺動自在にそれぞれ支承し、その各縦杆72に第2移動体73をそれぞれ取付け、各第2移動体73を上下方向に移動自在とする。
この第2移動体73にブラケット74を転写用フィルム20の幅方向に移動自在にそれぞれ取付ける。
前記ブラケット74に発光器33と受光器34をそれぞれ取付けて長手方向センサ30、第1・第2幅方向センサ31,32とする。
具体的には図9に示すように、第1ビス75を締付けることで第1移動体71が固定され、緩めると第1移動体71が横ガイド70に沿って移動する。
第2ビス76を締付けることで縦杆72が固定され、緩めると縦杆72が第1移動体71に対して上下動する。
前記ブラケット74は図10に示すように取付片74aとセンサ取付片74bを備え、そのセンサ取付片74aが第2移動体73のアリ溝73aに沿って移動自在に支承されたボルト77で固定され、そのボルト77を緩めるとアリ溝73aに沿ってブラケット74が第2移動体73に対して転写用フィルム20の幅方向に移動する。
前記各ブラケット74のセンサ取付片74bに発光器33と受光器34が取付けてあると共に、その発光器33と受光器34との間に転写用フィルム20が入り込み易くする一対のガイド78が設けてある。
なお、図9、10に示すセンサの取りつけ構造は、長手方向センサ30、第1・第2幅方向センサ31,32がそれぞれ取りつけ位置が異なるため、左右対称な2つの構成を有し、例えば、図10の構成のものは、第1幅方向センサ31を取り付けるための構造であり、長手方向センサ30及び第2幅方向センサ32を取り付けるための構造は、図10の構成と左右対称の構成となる。
次に、上記構成の転写成形装置において、転写用フィルムを長手方向転写位置と幅方向転写位置に位置あわせする場合の制御について説明する。図1の転写成形装置は、制御機構からの制御を受けて駆動する。
図11に示すように、転写成形装置には、制御部90が設けられており、当該制御部90には、長手方向センサ30、第1・第2幅方向センサ31,32の各受光器34からの受光量に関する情報を含む出力信号が入力される。また、制御部は、サーボモータで構成された第1モータ46を駆動させるための駆動パルスを発生させ、また、第2モータ52、第3モータ62、第1移動機構モータ12b、第2移動機構モータ13bを駆動させるための駆動信号を発生させる。また、データ記憶部91には、転写用フィルムを長手方向転写位置と幅方向転写位置に位置あわせするためのプログラム及びデータが格納されている。データの例としては、後述する第1モータをオーバーランさせて停止させるためのパルス数テーブルなどが例示される。
第1モータ46は、サーボモータであり、制御部90からの駆動パルスを受けて1パルスあたり所定の回転角度で回転する。また、第1モータ46は、当該駆動パルスを受けて回転すると、フィードバックパルスを制御部90に送信する。制御部90は、第1モータ46から送信されたフィードバックパルスにより、第1モータ46の回転角度をリアルタイムで検出することができる。
第2モータ52は、トルク調整モータであり、制御部90からの駆動信号を受けて、現在のトルク値の情報を制御部90にフィードバックする。制御部90は、フィードバックされたトルク値の情報に基づいて、第2モータ52の駆動制御を行い、転写用フィルム20にかかる張力を一定に制御する。
第1移動機構モータ12b、第2移動機構モータ13bは、上述のように、転写用フィルムを幅方向に移動させるためのモータである。これらのモータが、それぞれ駆動することによりフィルムの幅方向マーク23と第1幅方向センサ31及び第2幅方向センサ32との相対位置が変化する。制御部90は、第1幅方向センサ31及び第2幅方向センサ32からの出力値に基づいて、第1移動機構モータ12b及び第2移動機構モータ13bを制御し、幅方向転写位置の位置合わせを行う。
図12に、転写用フィルムを長手方向転写位置と幅方向転写位置に位置あわせする場合の処理フローを示す。本実施形態にかかる転写成形装置は、前コマの転写成形が終了した後に下記の手順により、転写用フィルムを長手方向転写位置と幅方向転写位置に位置あわせを行う。
まず、フィルム送り出し装置10及びフィルム巻取り装置11を動作させて、転写用フィルムをほぼ1コマ分送る。このとき、転写用フィルム20を長手方向停止位置からわずかにオーバーランさせた状態で停止させる(#2)。その後、オーバーランした分だけ転写用フィルムを巻き戻して長手方向転写位置の位置合わせを行うと同時に、第1移動機構12、第2移動機構13を動作させて幅方向転写位置の位置合わせを行う(#3)。長手方向転写位置と幅方向転写位置に位置あわせが共に終了すると、当該コマの転写成形を開始する(#4)。
以下、これらの処理を具体的に説明する。図13は、転写用フィルムの長手方向転写位置あわせを行う場合の転写用フィルムの供給速度を示すグラフである。まず、前コマの転写成形が終了すると、制御装置90は、駆動パルスを第1モータ46に供給すると共に、第2及び第3モータ52,62に駆動信号を送信して、転写用フィルムを長手方向に送り出す。上述のように、第1モータはサーボモータで構成されており、印加された駆動パルスの数により回転角度が一律に決定する。
なお、このとき、制御部90は、第1モータ46を高速となるように回転させる。制御部90は、第1モータ46の駆動を開始させ、転写用フィルム20の長手方向送り速度が上昇して、T1のタイミングで予め設定されている高速送り速度に到達する。
また、制御部90は、T2のタイミングで予め決められているパルスカウントだけ第1モータ46が駆動すると、転写用フィルム20の送り速度を徐々に低下させ、所定のパルスカウントで第1モータ46を完全に停止させる(T3)。
このときのパルスカウントは、データ記憶部91に格納されているパルスカウントテーブルが参照される。図14にパルスカウントテーブルの例を示す。パルスカウントテーブルは、第1モータ46を駆動させて転写用フィルム20を送る場合に、T3のタイミングで転写用フィルムを停止させるためのパルスカウントを格納したテーブルである。パルスカウントテーブルは、ロール状の転写用フィルムの最初のコマから最後のコマまでのすべてのコマについて、第1モータ46に供給される駆動パルスのパルスカウントを格納している。
転写用フィルムの巻取径と単位回転数当たりのフィルム送り量は比例関係にあるので、単位回転数当たりのフィルム送り量を略一定にするために、パルスカウントは最初のコマが最も少なく、最後のコマが最も多くなるように構成されている。すなわち、最初のコマは、転写用フィルム20の巻取径が大きく1パルス当たりにより第1モータ46が回転する回転角度によって送り出される転写用フィルム20の量が大きいが、転写用フィルムが消費されるにしたがって、転写用フィルム20の巻取径が小さくなり、1パルス当たりの回転角度によって送り出される転写用フィルム20の量が小さくなる。このため、第1モータ46が駆動することによって送り出される転写用フィルムの送り量を、巻取径に影響を受けることなくほぼ一定量とすることができる。
パルスカウントテーブルにより決定された数の駆動パルス分第1モータ46が回転すると、図13に示すように、転写用フィルムは、長手方向マークの間隔、すなわち1コマ分よりわずかに多く送り出されるように駆動パルスのパルスカウントが設定されている。パルスカウントを設定することにより転写用フィルムの送り長さが設定されることとなり、転写用フィルムの送り長さが1コマ分の長さよりもわずかに大きな長さに設定される。すなわち、図13に示すように、T0のタイミングで前コマの長手方向マーク22−1と長手方向センサ30とが対応している状態から、転写用フィルムが1コマ分よりわずかに多い送り長さPだけ送り出される。このとき、長手方向センサ30は、本コマにおける長手方向マーク22−2をオーバーラン量Q分だけ越えて、例えば、図4(c)に示す位置関係をもって停止する。
なお、本実施形態において、長手方向マーク21と長手方向センサ30とが対応している状態というのは、例えば、図4(a)に示すように、発光器33の光33aが長手方向マーク22で完全に遮光され、受光器34の受光量がゼロとなる状態としている。もちろん、この対応している状態における受光器34の受光量は、ゼロとなる状態に限られるものではなく、適宜任意の値に設定することができる。また、この値は常に一定である必要はなく、転写成形を連続的に行っていく工程において変更可能に構成してもよい。具体的には、例えば、転写成形品を画像認識することによって絵柄のずれ量を検出し、当該ずれ量に応じて変更するようにすることもできる。
本実施形態にかかる転写成形装置においては、転写用フィルム20の送り長さPは、第1モータ46に供給される駆動パルスにより決定されるものであり、転写用フィルム20を送り出している間リアルタイムでどの位置に転写用フィルム20が存在しているかを検出することができ、また、その制御において転写用フィルム20の長手方向マーク21の検出を行う必要がない。したがって、転写用フィルム20の送り速度を高速にしても、転写用フィルム20の送り出し停止時に、慣性による転写用フィルム20の振動やたるみの発生を少なくすることができる。
なお、第1モータ46により転写用フィルム20を送り出すときの駆動パルスのカウントは、上記のように、パルスカウントテーブルを用いる構成に限定されるものではない。具体的には、例えば、転写用フィルムの1ロール中の絵柄の数、転写用フィルムの初期状態におけるロールの径、絵柄間のピッチの情報などを与えることにより、最初コマの送り量を求め、当該送り量となるようなパルスカウントを求める。そして、これ以降のパルスカウントは、前コマのパルスカウントに所定数加えたものを用いるようにしてもよい。例えば、ある任意のコマのパルスカウントが10000である時は、次は10005,その次は10010というように、5ずつパルスカウントを増加させるように処理することもできる。
次いで、制御部90は、第1モータ46を先とは逆向きに駆動させ、オーバーランした転写用フィルムを巻き取る。具体的には、T4のタイミングでオーバーランして停止している転写用フィルム20を上向きに移動させる。このとき、制御部90は、第1モータ46を低速となるように回転させる。
また、制御部90は、第1モータ46を低速駆動させながら長手方向センサ30からの出力を検知する。そして、本コマの長手方向マーク22−2が長手方向センサ30の下端に到達し始めた状態(例えば、図4(b)に示すような位置関係)となると、第1モータ46への駆動パルスの供給を停止、あるいは、所定カウント数の駆動パルスを印加したのち、長手方向転写位置の位置合わせを終了させる。
このように本実施形態にかかる転写成形装置は、転写用フィルムを長手方向転写位置に移動させるために、転写用フィルムを長手方向転写位置となる1コマ分よりよりもわずかにオーバーランさせた状態まで送った後、転写用フィルムを逆向きに巻き戻して長手方向転写位置に停止させるようにしているため、転写用フィルムを送った後、停止させた場合に発生する慣性による転写用フィルムのたるみや振動を解消することができる。すなわち、転写用フィルムを高速で送ることにより転写用フィルムがたるみや振動したとしても、そのたるみ、振動を巻き戻すことによって解消することができるので、位置あわせの精度に悪影響を及ぼすことなくフィルム送り速度を高速(例えば、300mm/秒)にすることができる。
また、長手方向転写位置に位置あわせするときに、フィルムを送り出す側のフィルム送りローラを用いてフィルムの位置調整を行うようにし、先の転写成形により変形していないフィルムの部分に駆動力が伝わった状態で位置あわせを行うため、フィルムの振動の影響を受けることなく位置あわせを行うことができる。
さらに、制御部90は、第1モータ46に供給される駆動パルスのパルスカウントによって決定される転写用フィルムの送り出し量に基づいて、フィルム送りを行っているため、どの程度フィルムを送れば停止すべきかの情報を常に考慮した上でのフィルム送り制御を行うことができる。
次に、幅方向転写位置の位置合わせについて説明する。上述のように、幅方向転写位置の位置合わせは、オーバーランして停止した転写用フィルムの巻き取りと並行して行われる。このように、双方向の転写位置を同時に位置あわせすることによって、転写位置への位置あわせの時間を短縮することができるほか、互いの位置あわせによって互いに影響を及ぼすことがなく、高精度の位置あわせを一度に行うことができ、転写用フィルムの位置合わせに要する時間を短縮することができる。
本実施形態にかかる転写成形装置においては、幅方向センサ31,32にレーザーラインセンサを用いたため、長手方向転写位置と幅方向転写位置への位置あわせを同時に行うことができる。具体的には、レーザーラインセンサは遮蔽率により転写用フィルムと幅方向センサ31,32との位置を判断することができるため、幅方向転写位置の移動幅を少なくすることができる。すなわち、フォトインタラプタのようなフォトセンサでは、幅方向転写位置の位置合わせは、一度完全にセンサが幅方向マークによって遮蔽されないような位置に転写用フィルムを移動させ、その後幅方向マークによってセンサが遮蔽される位置に移動させて位置決めを行う必要があった。このとき、転写用フィルムの幅方向への移動幅が大きくなるため、長手方向マークが長手方向センサから外れてしまい、長手方向の位置合わせを行うことができなくなるという問題があった。長手方向マークが長手方向センサから外れるという問題を防止するためには、長手方向マークの幅寸法を大きくすればよいが、転写用フィルムの幅を大きくする必要があり、コスト上の問題があった。
これに対して、幅方向センサにレーザーラインセンサを用いることにより、幅方向転写位置の位置合わせ時において、幅方向の転写用フィルムの移動幅を少なくすることができるため、長手方向マークが長手方向センサから外れることがないため、転写用フィルムの幅を大きくすることなく、長手方向と幅方向の位置あわせを並行して行うことができる。
幅方向転写位置の位置合わせは、第1幅方向センサ31及び第2幅方向センサ32からの出力値が、予め定められた転写用フィルムが幅方向転写位置にあるときの目標値に一致するように、第1移動機構モータ12b、第2移動機構モータ13bを駆動させることによって行われる。
第1・第2幅方向センサ31,32は、転写用フィルム20の移動と同時に第1・第2幅方向センサ31,32の受光量の変化に基づいて、前述と同様に転写用フィルム20の幅方向の位置をモニタリングし、制御部90は、第1・第2幅方向センサ31,32からの出力値である第1・第2幅方向センサ31,32が遮蔽される比率に関する信号が、前述の幅方向転写位置にあるときの目標値の比率(転写位置比率)に一致したことを検出すると、前記モータ12b,13bを停止する。
なお、このとき制御部90は、図15にしめすように、第1幅方向センサ31及び第2幅方向センサ32からの出力値が、目標値から大きくずれているときは、第1移動機構モータ12b、第2移動機構モータ13bの駆動速度が大きくなるように両モータ13a,13bを制御する。このように目標値と制御することにより、幅方向転写位置の位置合わせ時に、オーバーランを低減して、短時間で位置あわせを行うようにすることができる。
上述のように転写用フィルム20の長手方向及び幅方向の転写位置の位置あわせが終了すると、上述した転写成形動作に移行する。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
たとえば、フィルム巻取り装置11は、フィルム引張機構を設けることなく、フィルム巻取り機構15が第2移動機構によって転写用フィルムの幅方向に移動可能に配置されていてもよい。
本発明にかかる第1実施形態の転写成形装置の側面図である。 図1のA−A断面図である。 図1の転写成形装置に用いられる転写用フィルムの構成を示す断面図である。 図1の転写成形装置に用いられる転写用フィルムの外観構成を示す図である。 図1の転写成形装置が行う長手方向位置の検出説明図である。 図1の転写成形装置が行う幅方向位置の検出説明図である。 図1のB−B断面図である。 図6のC−C詳細断面図である。 図1の転写成形装置のフィルム巻取り機構の斜視図である。 図1の転写成形装置のセンサ取付部の拡大図である。 図1の転写成形装置の第1幅方向センサ取付部斜視図である。 図1の転写成形装置の制御回路図である。 転写用フィルムを長手方向転写位置と幅方向転写位置に位置あわせする場合の処理フローを示す図である。 転写用フィルムの長手方向転写位置あわせを行う場合の転写用フィルムの供給速度を示すグラフである。 パルスカウントテーブルの構成例を示す図である。 転写用フィルムの幅方向転写位置あわせを行う場合の転写用フィルムの供給速度を示すグラフである。
符号の説明
1 固定盤
2 固定金型
2a,4a パーティング面
3 可動盤
4 可動金型
5 射出ノズル
6 架台
10 フィルム送り出し装置
11 フィルム巻取り装置
12 第1移動機構
13 第2移動機構
14 フィルム引張機構
15 フィルム巻取り機構
20 転写用フィルム
21 絵柄
22 長手方向マーク
23 幅方向マーク
30 長手方向センサ
31 第1幅方向センサ
32 第2幅方向センサ
46 第1モータ
52 第2モータ
100 射出成形部

Claims (13)

  1. 型閉じ状態及び型開き状態にすることができるように配置された固定金型及び可動金型と、成形品に転写する図柄及び長手方向に間欠的に配置された長手方向マークを有する転写用フィルムが長手方向転写位置に位置しかつ前記転写用フィルムを挟んだ状態で互いに閉じた前記固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティに溶融樹脂を射出する射出ノズルを備え、成形と同時に前記図柄を成形品に転写する転写成形部と、
    前記転写用フィルムを金型パーティング面に平行に長手方向に移動させるフィルム送りローラと、前記フィルム送りローラにより送り出された前記転写用フィルムを巻き取るフィルム巻取ローラと、を有するフィルム移動部と、
    前記フィルム移動部によって移動する前記転写用フィルムの長手方向マークの位置を検出する長手方向マーク検出部と、
    前記転写成形部による転写成形前に、前記転写用フィルムを送り方向に隣り合う前記長手方向マークの間隔よりも大きく設定した送り長さを移動させて停止させるように前記フィルム送りローラの回転数を制御するフィルム送り制御手段と、
    前記フィルム送り制御手段により送り方向に移動された前記転写用フィルムを戻し方向に移動するように前記フィルム送りローラを駆動させ、前記長手方向マーク検出部が前記長手方向マークを検出した後前記フィルム送りローラの回転数を制御して前記転写用フィルムを長手方向転写位置に停止させるフィルム戻し制御手段と、
    を有することを特徴とする、転写成形装置。
  2. 前記フィルム戻し制御手段は、前記フィルム送り制御手段が前記フィルム送りローラを駆動させるよりも低速で、前記フィルム送りローラを回転制御することを特徴とする、請求項1に記載の転写成形装置。
  3. 前記フィルム移動部は、パルス状の駆動信号によって回転角度を制御可能な前記フィルム送りローラを回転駆動させるサーボモータを備え、
    前記フィルム送り制御手段は、前記転写用フィルムを送り方向に隣り合う前記長手方向マークの間隔よりも大きく設定した送り長さを移動させるために必要なパルス数の駆動信号を前記サーボモータに印加することによって前記フィルム送りローラの回転数を制御することを特徴とする、請求項1又は2に記載の転写成形装置。
  4. 前記フィルム送り制御手段は、前記フィルム送りローラの回転数の制御において、前記サーボモータに印加する駆動信号のパルス数の経過に応じて、前記フィルム送りローラの回転速度を変化させることを特徴とする、請求項3に記載の転写成形装置。
  5. 前記フィルム戻し制御手段は、前記転写用フィルムを前記長手方向転写位置に停止させるために必要なパルス数の駆動信号を前記サーボモータに印加することによって前記フィルム送りローラの回転数を制御することを特徴とする、請求項3に記載の転写成形装置。
  6. 前記フィルム送り制御手段及び前記フィルム戻し制御手段は、前記フィルム送りローラに配置された転写用フィルムの巻取径に応じて、前記サーボモータに印加する駆動信号のパルス数を変更させて、前記転写用フィルムの送り量を一定にすることを特徴とする、請求項3から5のいずれか1つに記載の転写成形装置。
  7. 前記フィルム移動部の前記フィルム巻取ローラは、前記転写用フィルムを巻き取るためのトルクを調整可能なトルク調整モータにより駆動され、前記フィルム送りローラとの間に配置された転写用フィルムに加える張力を調整可能に構成されており、
    前記フィルム送り制御手段及び前記フィルム戻し制御手段は、前記転写用フィルムに加わる張力が一定になるように前記トルク調整モータを駆動制御することを特徴とする、請求項1から6のいずれか1つに記載の転写成形装置。
  8. 前記フィルム戻し制御手段は、前記長手方向マーク検出部が前記長手方向マークを検出したタイミングで、前記フィルム送りローラを停止するように制御することを特徴とする、請求項1から7のいずれか1つに記載の転写成形装置。
  9. 前記転写成形部は、さらに長手方向に連続して設けられた幅方向マークを有する転写用フィルムが長手方向転写位置かつ幅方向転写位置に位置した状態で前記図柄を成形品に転写可能に構成され、
    前記フィルム移動部は、前記転写成形部による転写成形前に、前記転写用フィルムを幅方向に移動させる幅方向駆動部をさらに備え、
    さらに、前記フィルム移動部によって移動する前記転写用フィルムの幅方向マークの位置を検出する幅方向マーク検出部と、
    前記フィルム戻し制御手段が前記フィルム送りローラを駆動させるタイミングで、前記フィルム送り制御手段により送り方向に移動された前記転写用フィルムを幅方向に移動するように前記幅方向駆動部を駆動させ、前記幅方向マーク検出部が前記幅方向マークを検出することにより前記転写用フィルムを前記幅方向転写位置に停止させる幅方向制御手段を備えることを特徴とする、請求項1から8のいずれか1つに記載の転写成形装置。
  10. 前記幅方向マーク検出部は、前記転写用フィルムの幅方向に延在して設けられるレーザーラインセンサを備え、前記転写用フィルムの幅方向マークが前記レーザーラインセンサを遮蔽する比率に関する出力信号によって前記転写用フィルムの幅方向位置を検出可能であり、
    前記幅方向制御手段は、前記レーザーラインセンサからの出力信号の比率の値が、前記幅方向転写位置にある前記転写用フィルムの前記幅方向マークが前記レーザーラインセンサを遮蔽する比率である転写位置比率に一致するように前記幅方向駆動部を駆動制御することを特徴とする、請求項9に記載の転写成形装置。
  11. 前記幅方向駆動部は、前記レーザーラインセンサからの出力信号の比率の値と前記転写位置比率の値との差に応じて前記幅方向駆動部の駆動速度を変化させることを特徴とする、請求項10に記載の転写成形装置。
  12. 型閉じ状態及び型開き状態にすることができるように配置された固定金型及び可動金型と、成形品に転写する図柄及び長手方向に間欠的に配置された長手方向マークを有する転写用フィルムが長手方向転写位置に位置しかつ前記転写用フィルムを挟んだ状態で互いに閉じた前記固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティに溶融樹脂を射出する射出ノズルを備える転写成形部と、
    前記転写成形部による転写成形前に、前記転写用フィルムを金型パーティング面に平行に長手方向に移動させるフィルム送りローラと、前記フィルム送りローラにより送り出された前記転写用フィルムを巻き取るフィルム巻取ローラと、を有するフィルム移動部と、
    前記フィルム移動部によって移動する前記転写用フィルムの長手方向マークの位置を検出する長手方向マーク検出部と、を有する転写成形装置を用いて、
    前記転写成形部による転写成形前に、前記転写用フィルムを送り方向に隣り合う前記長手方向マークの間隔よりも大きく設定した送り長さを移動させて停止させるように前記フィルム送りローラの回転数を制御し、
    前記送り方向に移動された前記転写用フィルムを戻し方向に移動するように前記フィルム送りローラを駆動させ、前記長手方向マーク検出部が前記長手方向マークを検出した後前記フィルム送りローラの回転数を制御して前記転写用フィルムを長手方向転写位置に停止させ、
    前記固定金型と可動金型を閉じ、前記射出ノズルから前記キャビティに溶融樹脂を射出して、成形と同時に前記図柄を成形品に転写することを特徴とする、転写成形方法。
  13. 型閉じ状態及び型開き状態にすることができるように配置された固定金型及び可動金型と、成形品に転写する図柄及び長手方向に間欠的に配置された長手方向マークを有する転写用フィルムが転写位置に位置しかつ前記転写用フィルムを挟んだ状態で互いに閉じた前記固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティに溶融樹脂を射出する射出ノズルを備え、成形と同時に前記図柄を成形品に転写する転写成形部と、
    前記転写用フィルムを金型パーティング面に平行に長手方向に移動させるフィルム移動部と、
    前記フィルム移動部によって移動する前記転写用フィルムの長手方向マークの位置を検出する長手方向マーク検出部と、
    前記フィルム移動部による前記転写用フィルムの送り量を検知しつつ、前記転写成形部による転写成形前に、前記転写用フィルムをその送り方向に隣り合う前記長手方向マークの間隔よりも大きく設定した送り長さを移動させて停止させるように前記フィルム送り前記移動部を制御するフィルム送り制御手段と、
    前記フィルム送り制御手段により送り方向に移動された前記転写用フィルムを戻し方向に移動するように前記移動部を制御し、前記長手方向マーク検出部が前記長手方向マークを検出した後で停止させるフィルム戻し制御手段と、
    を有することを特徴とする、転写成形装置。
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