JPH02146308A - 熱可塑性エンボス加工用ローラ表面の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば樹脂で被覆した写真紙を製造するため
に使用するような粒子チルローラの製造方法に関する。

［従来の技術］ 表面組織を有する樹脂で一面を樹脂被覆した写真紙を製
造する技術は既知である。この種の写真紙は熱可塑性エ
ンボス加工で作る。この方法では、未処理の（被覆して
いない）紙素材をポリエチレンの如き熔融樹脂で被覆す
る。熔融樹脂を被覆した紙は表面模様を有する粒子チル
ローラに接触せしめられる。チルローラ中に冷水を流し
て樹脂から熱を奪い、樹脂を凝固させ、紙に付着させる
。

この処理期間中、チルローラ表面上の表面組織は樹脂で
被覆した紙に浮き彫り模様を形成する。従って、粒子チ
ルローラの表面模様は被覆した紙の樹脂内に形成される
表面に対して厳密なものである。

粒子チルローラを準備する従来の１方法は数個の主要工
程を有する。これらの工程は、鋼製シェルに銅を電気め
っきする工程、機械的な彫刻方法を使用して主表面模様
（パターン）を形成する工程及び次いで彫刻工具の不整
合により生じた工具による傷線を隠すように彫刻表面を
噴射研磨加工する工程を含む。最後に、ローラをブライ
ドニッケルで電気めっきして耐久性のある光沢表面を形
成する。

〔発明が解決しようとする課題］ 機械的な彫刻工程期間中、一般にローレットである彫刻
工具はローラ表面の銅を変形させるようにローラ表面に
押付けられる。彫刻工具上の模様は粒子チルローラを製
造するために特殊に設計されてきた。彫刻方法には種々
の制限が伴う。例えば、工具に不整合が生じると、銅表
面に工具による傷線が発生する。これらの工具傷線は表
面組織に一方向性の即ち直線状の外観を与えてしまい、
不均一な写真紙を製造してしまう。また、従来使用され
てきた彫刻方法は４５ＨＲＢないし５５のＨＲＢ硬さの
硬度を有する銅層な必要とした。銅層が硬すぎた場合は
、工具により、チルローラ表面に模様を完全にエンボス
加工するに十分なほど銅を塑性的に変形させることがで
きない。一方、銅が軟らかすぎた場合、彫刻工具にちょ
っとでも不整合が生じたときには、許容できない不当な
工具傷線が発生してしまう。

従来の彫刻方法は約０．０１４インチ（約０．３６ミリ
メードル）の最小厚さを有する銅層を必要とする。典型
的には、彫刻方法は、粒子チルローラにとって必要な高
質表面を提供するために必要な彫刻装置を所持する外部
業者により実施される。このようなチルローラは直径が
およそ３フイート（約９０センチメートル）で長さが約
８フイート（約２．４メートル）あるので、彫刻工程は
これを完了するのにいくつかの弱点を有する。更に、彫
刻方法は高価な方法で、粒子チルローラの全製造コスト
のかなりの割合を占める。従って、粒子チルローラの製
造に当たっては、彫刻工程を排除することが望ましい。

【発明の目的］ 本発明の目的は、上記の如き表面組織を有する粒子チル
ローラの製造に当たって機械的な彫刻工程の必要性を排
除することである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は、ローラの表面に銅の層を電気めっきする工
程と、次いで実質上一様な深さの半球状の凹部を備えた
表面組織を生じさせるためガラスビードで銅層の表面を
噴射研磨加工する工程とを有する方法でローラを製造す
ることにより、達成される。次いで、銅層の表面を二酸
化ケイ素の粒子で噴射研磨加工し、ガラスビードでの噴
射加工期間中に形成された模様を修正する。出来上がっ
た噴射加工された表面は、熱可塑性エンボス加工期間中
に形成される表面に高光沢を与えるため凹み模様を消失
させることなく表面の凹み模様を矯正するような深さに
ブライトニッケルで電気めっきされる。

〔実施例〕

本発明は第１図にｌＯにて示す粒子チルローラを製造す
る方法に関する。第１図は写真紙のウェブに樹脂を被覆
するローラの使用法を示す。詳細には、未処理の即ち被
覆されていない写真紙のウェブ１２はローラｌＯとニッ
プローラ１４との間へ送られ、ローラ１０のまわりを１
８０’運動して分離ローラ１６に至る。ローラ１０．１
６間を通過したのち、ウェブはチルローラから引き離さ
れる。

押出し機１８は、熔融ポリエチレンの如き高温熔融樹脂
材料のカーテン２０をローラ１０．１４間へ供給し、未
処理ウェブ１２の上表面が熔融樹脂を受ける。冷水をチ
ルローラ中で循環させ、ニップローラ１４と分離ローラ
１６との間を運行中に熔融樹脂を冷却する。ウェブ１２
がチルローラから引き離されたとき、樹脂材料の被覆層
２２が紙ウェブの上表面に強固に付着せしめられる。樹
脂が冷却するとき、チルローラ表面上の表面組織は紙ウ
エブ上の樹脂に押付けられる。第１図に実質上示し上述
した樹脂被覆方法は写真紙を樹脂性材料で被覆するため
長年に亙り使用されてきた。

ローラ１を製造する本発明の方法は、種々の種類の円柱
状シェル即ちベースローラ、例えば第２図に３０にて示
す鋼製シェルに適用できる。チルローラのために使用す
る典型的なベースローラは直径が約３フイート（約９０
センチメートル）、長さが約８フイート（約２．４メー
トル）とすることができる。しかし、本発明の方法は実
質上任意の寸法のベースローラに適用できる。

まず°、シェル３０を銅の層３２で電気めっきし、シェ
ル３０の表面を実質上完全に覆う。電気めっきされた銅
層は鋼製シェル内の不完全部分をシールし、後述するニ
ッケル層のための幾好な接着層を提供する。銅層の硬度
は輻広い範囲の値のものとすることができる。特に、本
発明の方法にとつては、４５ＨＲＢないし７３ＨＲＢの
層硬度が満足できることが判明した。６０−６５のＨＲ
Ｂ硬さが好ましい。銅層３２は好適には、０．０１０な
いし０．０１５インチ（約０．２５ないし０．３８ミリ
メートル）の平均厚さを有し、最も小さくて０．００８
インチ（約０．２ミリメートル）の平均厚さを有する。

層３２を彫刻加工していた前述の従来の製造方法におい
ては、本質的に銅の最小厚さは０．０１４インチ（約０
．３６ミリメードル）であった。

銅層３２は、好適にはダイアモンド旋盤切削工具を使用
して機械加工され、チルローラを円柱形状にし良好な仕
上げ表面３４を提供する。ダイアモンドでの切削加工後
の表面３４の仕上げはほぼ２０ないし２５マイクロイン
チＲａ（約５０８ないし６３５マイクロミリメートルＲ
ａ）である。

「Ｒａ」なる用語は平均粗さを指示するものとし、とき
にはＣ，Ｌ、ＡやＡＡなる用語も使用される。

平均粗さは平均線からの粗い輪郭のすべての凹凸の距離
の算術平均である。マイクロインチとじて測る。ダイア
モンド切削後の表面の状態を第３図に示す。第２図と第
３図とは整合性を有し、第２図に断面にて示す表面特性
は第３図に示す表面の対応する部分の凹凸を現す。

機械加工し、必要なら研磨したのち、銅層３２の表面３
４をガラスビードで噴射研磨加工し、第４図に示す表面
組織を形成する。すなわち、表面組織は層３２の表面３
４の全長及び全周囲に互って存在する多数の半球状の凹
部３６を有する。

ガラスビードによる噴射加工は好適には、ノズルの送り
速度、ローラ表面３４からのノズルの距離、噴射加工期
間中のローラの回転速度、及びガラス粒子の速度を実質
上一定値に正確に制御するような自動化直接圧力装置を
使用して、実施される。

ガラスビードでの噴射加工期間中に形成される半球状の
凹部３６は、ガラスビードが銅表面を打撃するときのガ
ラスビードの運動量により決定される深さを有する。好
適には、ガラスビードの寸法は実質上均一で、各ビード
の質量も一定である。

従って、ガラスビードの運動量はビードの速度にのみ依
存する。ビードの速度は使用するノズルの幾何学的形状
及び噴射圧力の影響を受ける。ノズルの幾何学的形状は
一定であるから、空気圧力のみが凹部３６の深さを決定
する可変要素となる。

空気圧力は実質上一定の圧力に制御される。従って、凹
部の深さは正確に制御でき、実質上一定の深さが得られ
る。本発明の方法にとっては、３ないし７プサイの範囲
の空気圧力が好適である。

凹部３６の数はビードの寸法及び模様の深さにより決定
される。ビードの径が大きければ大きいほど、そして模
様が深ければ深いほど、一定面積内の凹部の数は少なく
なる。それ故、凹部の数はビードの寸法及び模様の深さ
により固有に決定される。好適には、使用するガラスビ
ードはミリタリ−サイズ及び寸法仕様ＭＩＬ−Ｇ−９９
５４ＡＮｏ、４に適合する。

ガラスビードによる噴射加工により得られる模様深さは
５００ないし７００マイクロインチ（約１２７００ない
し１７７８０マイクロミリメートル）の範囲で変えるこ
とができ、好適には５５０ないし６５０マイクロインチ
（約１３９７０ないし１６５１０マイクロミリメートル
）である。銅の延性及びガラスビードの質量のため、上
記範囲の模様深さを得るのに極めて小さな圧力で済む。

この範囲の模様深さは直接圧力噴射装置を使用して３な
いし７プサイの圧力で得ることができる。

ガラスビードによる噴射加工を利用する本発明の方法は
、前述した従来の方法で使用する彫刻加工に比べ、銅層
３２の硬度に比較的影響されない。

前述のように、４５ないし７３のＨＲＢ硬さの鋼硬度を
使用すると、所望の模様深さを得るのに必要な噴射圧力
に殆ど影響を与えないことが判った。

比較の結果、彫刻加工を利用する従来の方法では、４５
ないし５５ＨＲＢの鋼硬度を必要とした。銅層が硬すぎ
る場合、彫刻工具はローラ表面に模様をエンボス加工す
るに十分なほど銅を塑性変形させることができなかった
し、また、銅が柔らかすぎる場合、彫刻工具のわずかな
不整合が生じると彫刻工具が不当な傷線を発生させた。

更に、ガラスビードによる噴射加工を用いれば、悪影響
を与えずに銅層の厚さを０．００８インチ（約０．２ミ
リメートル）まで薄くできるが、従来の彫刻加工では、
銅を０．０１４インチ（約０．３６ミリメードル）まで
しか薄くできなかった。

粒子チルローラ１０の製造の次の工程は銅層３２のため
の表面組織形成工程である。この表面組織形成工程は、
第４図に示す表面模様を第５図に示す表面模様に修正す
るため二酸化ケイ素で層３２の表面を噴射研磨加工する
工程を有する。前述のガラスビードによる噴射加工と同
じように、二酸化ケイ素による噴射加工で得られた模様
深さは、粒子寸法、粒子質量等の他の要素が一定なので
、使用する空気圧力により制御される。表面組織形成工
程では、米国規格で１００ないし１５０メツシュサイズ
の二酸化ケイ素粒子を使用することができる。出来上が
った表面３８（第６図）は、ｔａ４図に３６にて示す凹
部の概略の模様を保持するが、全体の表面形状内で一層
多数の一層小さな凹部を含む。

本発明の最終工程は、第６図に４０にて示すプライトニ
ッケルの表面層を提供するため噴射加工した銅表面３８
をブライトニッケルで電気めっきする工程である。好適
には、層４０の厚さは約３５０ないし４５０ミクロンイ
ンチ（約８８９０ないし１１４３０ミクロンミリメート
ル）である。

電気めっき工程期間中に蒸着されたプライトニッケルは
銅層の表面３８を平滑にし、反射性で耐久性のある表面
を提供する。プライトニッケル表面の解放特性のため、
樹脂２０はローラの表面に付着しない。好適には、電気
めっき工程は注意深く制御され、電気゛めっきした表面
組織の最終深さは±５０ミクロンインチ（約１２７０ミ
クロンミリメートル）の範囲内にある。このため、適正
な光沢及び、第１図に関連して説明した方法により準備
される樹脂被覆紙の適正な感光性を保証する。

ブライトニッケル電気めっき工程の矯正（レベリング）
特性はめつき時間の逆面数で仕上がり表面を処理する。

すなわち、めっき時間が長ければ長いほど、表面はそれ
だけ平滑になり、−層高１／１光沢面となる。めっき工
程前の表面組織を知れば、めっきの時間長さを経験によ
り決定できる。

オンライン検査装置を使用して、電気めっきしたニッケ
ル層４０の表面組織が得られたときを表示し、そのとき
にめっき工程を停止させることができる。この検査装置
は液体の薄い層で覆った表面の鏡面反射における微少な
変化を検出できるグロスメータ即ち光沢針を含むとよい
。得られる最終表面組織は、第１図に関して前述した方
法によりウェブ１２に施される樹脂被覆に対して製造者
が与えたいと欲する特徴に応じて、変えることができる
。本発明のチルローラ１０を使用し、第１図に関して述
べた方法で製造した被覆紙は、機械的な彫刻加工を使用
して製造した従来の粒子チルローラと同様の表面組織特
性を有する。

〔発明の効果］ しかし、本発明では、彫刻加工を使用していないので、
多くの望ましい効果が得られる。例えば、彫刻加工に使
用する工具に不整合があった場合は表面に工具傷線を生
じさせて表面組織に一方向性の外観を発生させ、不均一
な紙製品を製造する結果となるが、本発明によるガラス
ビードでの噴射研磨加工工程を用いれば、このような工
具傷線を排除できる。更に、彫刻加工では、使用可能な
銅の硬度の範囲が狭く、使用可能な銅層の厚さも大きい
。詳細には、従来の方法では、銅層に対して約４５ない
し５５のＨＲＢ硬さを必要とし、０．０１４インチ（約
０．３６ミリメードル）の最小厚さを必要としていたが
、本発明の方法では、銅層は４５ないし７３のＨＲＢ硬
さでよく、厚さも０．００８インチ（約０．２ミリメー
トル）の薄さにすることができる。

機械的な彫刻加工を使用しない結果として得られる他の
重要な効果は、製造コストが大幅に低下することである
。彫刻加工工程のコストは、これに代わる本発明による
ガラスビードでの噴射加工工程のコストに比べ約１０倍
ないし１２倍も高価である。更に、彫刻加工工程では、
これに代わる本発明によるガラスビードでの噴射加工工
程に比べ８倍ないし１０倍の時間を要する。

【図面の簡単な説明】

第１図は樹脂被覆加工における本発明の粒子チルローラ
の使用状態を示す斜視図、 第２図は、ダイアモンド切削加工し研磨した後の電気め
っきしたローラの表面の部分拡大断面図、第３図は第２
図のローラの表面の状態を示す部分拡大図、 第４図は、第２図の表面をガラスビードで噴射研磨加工
した後のローラの表面の部分拡大断面図、第５図は第４
図と同様の図であるが、二酸化ケイ素粒子で噴射研磨加
工した後のローラ表面を示す部分拡大断面図、 第６図は第５図と同様の図であるが、ブライトニッケル
で電気めっきした後のローラ表面の部分拡大断面図であ
る。 符号の説明 ｌＯ：粒子チルローラ　　１２：ウエブ２０：樹脂　　
　３０：鋼製シェル ３２：銅層　　　３４：切削後の銅層表面３６：凹部 ３８：ケイ素での噴射加工後の銅層表面４０ニブライ トニッケル表面層 （外４名〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱可塑性エンボス加工に使用するためのローラの表
   面を製造方法において、 ローラ（３０）の表面上に銅の層（３２）を電気めっき
   する工程と、 銅の表面を噴射研磨加工して、実質上一様な深さを有す
   る半球状の凹部（３６）を備えた表面組織を形成する工
   程と、 ガラスビードでの噴射加工期間中に形成された模様を修
   正し組織化された表面（３８）を生起するため二酸化ケ
   イ素の粒子で銅の層の表面を噴射研磨加工する工程と、 熱可塑性エンボス加工期間中に形成される表面における
   高光沢面の発生を阻止するため凹み模様を消失させるこ
   となく表面の凹み模様を矯正するような深さに、噴射加
   工した表面をブライトニッケルで電気めつきする工程と
   、 を有することを特徴とする製造方法。 ２、請求項１に記載の製造方法において、更に、円柱形
   状となるように前記銅層を機械加工し、次いで該銅層を
   ガラスビードで噴射研磨加工する前に平滑な表面（３４
   ）を生じさせるように該銅層を研磨する工程をも有する
   製造方法。 ３、請求項１に記載の製造方法において、前記ガラスビ
   ードでの噴射研磨加工工程が約５００ないし７００ミク
   ロンインチ（約１２７００ないし１７７８０ミクロンミ
   リメートル）の深さを有する半球状の凹部（３６）を生
   じさせ、前記二酸化ケイ素での噴射研磨加工工程が米国
   規格で１００ないし１５０メッシュサイズの二酸化ケイ
   素の粒子を用いて実施される製造方法。 ４、請求項１に記載の製造方法において、前記のローラ
   に鋼の層（３２）を電気めっきする工程が、約０．００
   ８インチ（約０．２ミリメートル）又はそれ以上の厚さ
   を有しかつ約４５ないし７３のＨＲＢ硬さを有する銅層
   を生じさせるように制御される製造方法。 ５、熱可塑性エンボス加工に使用するローラの表面を製
   造する方法において、 ０．００８インチ（約０．２ミリメートル）又はそれ以
   上の厚さを有しかつ約４５ないし７３のＨＲＢ硬さを有
   する銅の層（３２）をローラの表面上に電気めっきする
   工程と、 円柱形状を与えるように該銅層を機械加工する工程と、 該表面を平滑にすべく該機械加工した表面を研磨する工
   程と、 ５５０ないし６５０マイクロインチ（約 １３９７０ないし１６５１０マイクロミリメートル）の
   実質上一様な深さを有する半球状の凹部（３６）を備え
   た表面組織を生起させるため前記銅層の表面をガラスビ
   ードで噴射研磨加工する工程と、 ガラスビードでの噴射加工工程期間中に形成された模様
   を修正し組織化された表面（３８）を生起させるため米
   国規格で１００ないし１５０メッシュサイズの粒子寸法
   を有する二酸化ケイ素の粒子で銅層表面を噴射研磨加工
   する工程と、 熱可塑性エンボス加工期間中に形成される表面における
   高光沢面の発生を阻止するため凹み模様を消失させるこ
   となく表面の凹み模様を矯正するような深さに、噴射加
   工された表面をブライトニッケルで電気めつきする工程
   と、 を有することを特徴とする製造方法。