水圧転写装置
【課題】 水圧転写装置において、３次元形状を有したり大型物品であったりする被転写体であっても、入水抵抗、引上げ抵抗低減するとともに安定した入水、引上げを行うとともに引上げ時の落水等を抑制して均一な転写品質を得られ、しかも転写効率を良好にできるようにした簡素かつ汎用性に優れた保持機構を有するようにする。
【解決手段】 上下動制御手段により上下動される昇降ユニット２に傾斜角可変に設けられた保持機構３を備え、アクチュエータ１７Ａとリンク機構２０とを有する傾斜角制御手段により、保持機構３の保持板２４を傾斜させる。そして、昇降ユニット２により被転写体を水面上の転写フィルムに対して傾斜させて転写フィルムを転写させ、転写後に被転写体を傾斜させて水面の外に引き上げるようにする。
【解決手段】 上下動制御手段により上下動される昇降ユニット２に傾斜角可変に設けられた保持機構３を備え、アクチュエータ１７Ａとリンク機構２０とを有する傾斜角制御手段により、保持機構３の保持板２４を傾斜させる。そして、昇降ユニット２により被転写体を水面上の転写フィルムに対して傾斜させて転写フィルムを転写させ、転写後に被転写体を傾斜させて水面の外に引き上げるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水圧転写装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水圧転写装置は、模様等を印刷した転写層を密着させた水圧転写フィルムを水槽の水面上に浮かべた状態で、曲面等の３次元形状面を表面に有する物品を浸水あるいは水没させて、転写フィルムの転写層を物品の３次元形状の転写部位に水圧によって付着させる装置である。
ここで、転写フィルムは、水溶性或いは水膨潤性の樹脂からなる支持体フィルムと、支持体フィルムの上に設けた有機溶剤に溶解可能な疎水性物質からなる転写層とを有している。支持体フィルムとして、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等があり、また、転写層として例えば印刷インキ皮膜または塗装皮膜等がある。
また、転写フィルムにおいて、転写層が活性エネルギー線照射或いは加熱の少なくともいずれかによって硬化可能な硬化性樹脂層を有している転写フィルムがあり、この転写フィルムは特にトップコート付き転写フィルムと呼んでいる。ここで、硬化性樹脂膜として例えば次の（１）〜（６）が挙げられる。
（１）活性エネルギー線硬化性樹脂を含む硬化性樹脂層（２）活性エネルギー線硬化性樹脂と非重合成性の熱可塑性樹脂を含む硬化性樹脂層（３）熱硬化性樹脂を含む硬化性樹脂層（４）熱硬化性樹脂と非重合成性の熱可塑性樹脂を含む硬化性樹脂層（５）活性エネルギー線硬化性樹脂と熱硬化性樹脂を含む硬化性樹脂層（６）活性エネルギー線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及び非重合性の熱可塑性樹脂を含む硬化性樹脂層
【０００３】
例えば特許文献１に記載された水圧転写装置では、水槽の水面上に転写フィルムを載置しており、転写フィルムは水溶性の薄質膜からなるフィルムの上に接着性の塗料またはインクによる所定の模様が印刷された転写層を設けた構成を有している。そして、転写フィルムの上に溶剤が吹き付けられた後、物品を保持具で保持して転写フィルムに押圧して水中に沈めることになる。この場合、物品を保持する保持具がコンベアで水槽上に運ばれ、クレーンにより吊り下げられて水槽内に降下させられ、物品の表面に水圧転写を行う。そして一定時間経過してフィルムが溶解して転写層が物品に密着した後に持ち上げられ、洗浄槽で洗浄させられることになる。
また、特許文献２に記載された水圧転写装置では、水槽の転写フィルムを浮かべた水面の上方に、略三角形状の無端状の転写コンベアが設けられている。この転写コンベアは二つの斜辺で挟まれる略三角形の頂角が水面に向けられている。そして、転写コンベアのホルダーに治具を介して物品が保持され、転写コンベアのコンベアベルトが一方の斜辺に沿って斜め下方に向けて移動することで、物品が水槽の上流側から、転写フィルムに対して傾斜した状態で水中に押し入れられ、物品に転写層が転写させられる。その後、コンベアベルトが他方の斜辺に沿って斜め上方に向けて移動することで、水槽の下流側から物品が引き上げられる。
このようにして、転写コンベアで物品を連続して搬送し、転写フィルムの転写層を転写することになる。
【特許文献１】特開平４−４３１００号公報
【特許文献２】特開平６−３１２５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の水圧転写装置には、以下のような問題があった。
例えば、特許文献１に記載の技術では、物品が保持具に保持されてクレーンにより吊上げられて水槽内に降下させられる。そのため、例えば浴槽や冷蔵庫の扉などのように、３次元形状を有するため、あるいは被転写面積が０．２０ｍ２以上あるような大型物品であるために、入水抵抗が大きく、排水量も多くなるものでは、水面の波立ちが大きくなって転写品質に悪影響を及ぼす。すなわち、物品に付着した転写層に投入痕、転写シワ、転写伸び等が発生してしまう。特に物品を垂直に降下させると転写伸びを生じ易い不具合がある。
また、保持具やクレーンの剛性によっては、入水抵抗による微小振動が誘起され、微小な伸び縮みが転写画像に反映され、転写する図柄などによっては、転写画像の品質が劣化するという問題がある。この場合、保持具やクレーンの剛性を増大して微小振動を低減することも考えられるが、剛性を増大することにより慣性が増大して位置制御の負荷が大きくなるとともに、製作コストも増大するという問題がある。
また、転写終了後に水面から物品を引き上げる際にも同様の問題があり、引上げ抵抗によって水面を乱すので、次の転写作業は水面の波が落ち着くまで開始できず、転写効率が低下するという不具合を生じる。また、引上げ抵抗が大きいと被転写体の落下も招き易くなる。しかも物品の形状によっては引上げ時の物品の周囲からの落水も多くなり、落水が水面に残った転写滓を水面に飛散させる。転写滓が水面に飛散したりすると次の転写作業までに回収するのに手間がかかる欠点もある。
物品の水面への投入及び引上げ速度を例えば１ｍｍ／秒程度に極低速にすれば上述した不具合を改善できるが、タクトタイムが長くなる上に、転写層を活性化処理をした後の転写までの時間の差が大きくなり、転写密着力の均一性が損なわれ好ましいものではなかった。また被転写体が大型の部品の場合には、着水時から引上げまでの転写時間に差が発生し、転写品質にバラツキが出るという問題もあった。
また、特許文献２に記載の技術では、水面に対して物品を斜め下方に移動させて転写フィルムに押しつけ、転写後には斜め上方に移動させて水面から引き上げるために、水槽を含む水圧転写装置が大型化してコストの増大を招く欠点がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、３次元形状を有していたり被転写面積が０．２０ｍ２以上あるような大型物品であったりする被転写体であっても、入水抵抗、引上げ抵抗低減するとともに安定した入水、引上げを行うとともに引上げ時の落水等を抑制して均一な転写品質を得られ、しかも転写効率を良好にできるようにした簡素かつ汎用性に優れた保持機構を有する水圧転写装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の水圧転写装置は、フィルム上に転写層を有する転写フィルムを水槽の水面に浮かべた状態で、被転写体を転写フィルムに押しつけて転写層を被転写体に転写させるようにした水圧転写装置であって、被転写体を水面に対して傾斜角可変に保持する保持機構を有し、該保持機構を少なくとも略垂直方向に上下動させる昇降ユニットと、該昇降ユニットに設けられたアクチュエータと、該アクチュエータの駆動力を前記保持機構に伝達して該保持機構を傾斜させるリンク機構とを有する傾斜角制御手段と、前記昇降ユニットを介して前記保持機構に保持された被転写体を水面上の転写フィルムに押しつけるとともに水面から引き上げる上下動制御手段とを備え、前記昇降ユニットによって、被転写体を水面上の前記転写フィルムに対して傾斜させて前記転写フィルムを転写させ、転写後に被転写体を傾斜させて水面の外に引き上げるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、被転写体を水面上の転写フィルムに対して被転写体の形状に応じた最適な角度に傾斜させて転写フィルムに押しつけて水面下に進入させることで、入水抵抗が小さく水面の波立ちを抑制できるため、投入痕、空気咬み込み、転写シワ、転写伸びなどを抑えて転写品質を向上できる。また転写後の水面からの引き上げに際しても、被転写体の形状に応じた最適な角度に傾斜させ直して所望の部分から引き上げることで、被転写体からの引き上げ抵抗を抑制し、水面の波立ちを抑制するとともに落水を滑らかかつ静かに行うことにより転写滓の飛散を抑制し、転写滓などの排出または回収が容易でタクトタイムが短くなる。しかも、被転写体における転写時間の個体差を抑制して均一な転写を行うことができる。
そして、このような被転写体の傾斜角を昇降ユニットに設けられたリンク機構を介する傾斜角制御手段により制御するので、保持機構に、例えばアクチュエータなどの駆動機構を設けることなく傾斜角を制御できる。また、リンク機構によりアクチュエータの駆動負荷を低減できる。そのため、保持機構に傾斜角を可変する駆動機構を直接設ける場合に比べて、保持機構を簡素な構成とすることができるともに、被転写体の質量や形状に応じて駆動負荷が変わっても幅広く対応できる汎用性に優れた構成とすることができる。
【０００７】
なお、水槽は静水式でも流水式でもよいし、転写フィルムを繰り出しによって水面上に載置する場合や転写後に水中に残る転写滓やフィルムの残滓等を寄せ集めて回収または排出する時に流水を利用した静水式でもよい。また、流水式の水槽を採用した場合には、本発明による水圧転写装置全体が転写フィルムの移動に同調して相対速度ゼロとなるようにして転写を行うこともできる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水圧転写装置によれば、リンク機構を介することにより低駆動負荷で被転写体を傾斜保持できる簡素な保持機構を形成することができ、それにより被転写体を入水時および引上げ時に傾斜させて水圧転写を行うことができるので、転写品質、転写滓等の回収効率および転写作業の効率を向上することができ、しかも保持機構上に駆動機構を有する場合に比べて被転写体の質量、大きさ、形状などに容易に対応できるため汎用性を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明では、前記保持機構が前記昇降ユニットに固定された第１の回動支点を有し、前記昇降ユニットに設けられたリンク機構が、前記保持機構に対して水平方向に離間した第２の回動支点を有し、前記リンク機構が、前記アクチュエータが前記第２の回動支点回りの駆動力を供給することにより、前記保持機構に前記第１の回動支点回りの駆動力を伝達することが好ましい。
この場合、リンク機構が保持機構に対して水平方向に離間した第２の回動支点回りに回動することにより、保持機構を第１の回動支点回りに傾斜させることができる。そのため、アクチュエータを、水平方向において、第２の回動支点を挟んで保持機構の反対側に配置することができる。すなわち、昇降ユニット上で保持機構とアクチュエータと水平方向に離間して配置した構成とすることができる。
また、第２の回動支点をてこ支点とするてこ比を調整することにより、アクチュエータの駆動負荷を容易に調整することができる。
【００１０】
また本発明のうち、前記第１の回動支点を有する構成では、前記傾斜角制御手段の前記リンク機構が、前記保持機構に対して、前記第１の回動支点から水平方向に離間するとともに前記第１の回動支点を通り異なる方向に延びる直線上の位置において、それぞれ連結される２本のロッド部材を備え、前記アクチュエータにより前記２本のロッド部材を略鉛直方向に独立に駆動することにより、前記保持機構の傾斜角を制御することが好ましい。
この場合、アクチュエータでリンク機構を介して２本のロッド部材をそれぞれ独立に駆動することにより、第１の回動支点回りに２軸方向の傾斜角を可変できるので、被転写体の形状や転写作業の必要に応じて、転写品質や転写効率が良好となるように被転写体の傾斜姿勢を可変することができる。
【００１１】
また本発明うち、前記第１の回動支点を有する構成では、前記保持機構を、前記第１の回動支点回りの一定方向に、モーメントを付勢することにより、前記保持機構の回動時の振動を抑制する振動抑制手段を設けた構成とすることが好ましい。
この場合、振動抑制手段により、保持機構が第１の回動支点回りの一定方向に付勢されているので、保持機構のガタやアソビが解消され、転写時に水圧を受けたり、傾斜角を可変したりする回動動作時の保持機構の振動を抑制することができる。その結果、被転写体の転写時の振動を低減して、転写品質を向上することができる。
【００１２】
また本発明では、前記昇降ユニットが、鉛直方向に定荷重ばねにより支持されていることが好ましい。
この場合、定荷重ばねの負荷荷重を適宜設定することにより、昇降ユニットの自重をキャンセルもしくは低減することができるので、昇降ユニットの上下動の駆動負荷を低減できるとともに、上下動を円滑に行うことができる。その結果、昇降ユニットや被転写体の質量により影響を被ることなく良好な水圧転写を行うことができる。
【００１３】
以下では、本発明の実施形態に係る実施例について添付図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１４】
本発明の実施例の水圧転写装置について説明する。
図１は、本発明の実施例の水圧転写装置の概略構成を説明するそれぞれ正面視の部分断面説明図である。図２は、図１のＡ視の側面説明図である。図３は、図１のＢ視の側面説明図である。図４は、図１のＣ視の部分断面説明図である。図５（ａ）は、図１のＤ部の詳細説明図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＥ視の側面説明図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。
【００１５】
本実施例の水圧転写装置１００は、フィルム上に転写層を有する転写フィルムを水槽の水面に浮かべた状態で、被転写体を転写フィルムに押しつけて転写層を被転写体に転写させるようにしたものであり、その概略構成は、図１〜４に示すように、支持フレーム１、昇降ユニット２、垂直移動機構９、および定荷重ばね４からなる。
【００１６】
支持フレーム１は、装置の各部材を取り付ける支持体であり装置本体をなすものである。そして、金属製の柱部材を格子状に連結して構成され、設置面５０上に固定設置されている。
支持フレーム１の高さ方向の中間部に昇降ユニット２が設けられている。
【００１７】
昇降ユニット２は、スライド部１１、フレーム１２、水平移動機構６、保持機構３、およびリンク機構２０を備える。
スライド部１１は、フレーム１２に固定されたスライダと、スライダを水平方向に移動可能に保持するスライドガイドからなる直動機構であり、本実施例では棒状の２本の直動機構を用いている。このような直動機構は、例えば、ボールベアリングなどを用いた直動レール機構などにより構成することができる。
それぞれのスライド部１１は、正面視ではそれぞれが図示奥行き方向に整列して、支持フレーム１の左側面（図１の左側）から水平に延ばされ、さらに右側面（図１の右側）を越えて支持フレーム１の外部に突出されている。また、平面視では、図４に示すように、それぞれのスライド部１１が、支持フレーム１の奥行き方向（図４の上下方向）の中間部に互いに平行に配置されている。
スライド部１１の突出部の下方には、水圧転写を行うために後述する水槽５３が配置できる空間が形成されている。また、支持フレーム１内のスライド部１１の水平方向の中間部下方には、被転写体であるワークを納めるためのワークストッカ５１が配置されている。
そして、スライド部１１、１１の下面は、垂直移動機構９により上下動可能に支持された水平方向に延びるスライド部保持板１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより支持されている。
【００１８】
フレーム１２は、複数の板部材、フレーム部材などから構成された、保持機構３、リンク機構２０を一体に保持する構造体である。そして、スライド部１１、１１上のスライダに固定され、スライド部１１に沿って水平方向に移動可能とされている。
フレーム１２の形状は、平面視略矩形状とされている。そして、平面視では、スライド部１１、１１をまたぐ幅を有し、スライド部１１の延設方向の長さ（正面視の幅）はスライド部１１の突出部の長さよりわずかに長くなっている。
フレーム１２において、スライド部１１の突出部側方向（図１の図示右側）の端部の下側には、スライド部１１、１１間の中間位置に、保持機構３が吊り下げられている。そして、その反対側（図１の図示左側）の端部の上側には、駆動部保持フレーム１２ａが設けられ、その上に、駆動軸１７ａ、１７ｂ（図２参照）をそれぞれ独立に上下方向に駆動できるアクチュエータ１７Ａ、１７Ｂと、フレーム１２との間に駆動伝達部８ａを備えることによりフレーム１２を水平方向に駆動する駆動モータ８が設けられている。
アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂは、必要に応じて適宜の推力を有するものを採用することができるが、例えばステッピングモータとスクリューを組み合わせたものであれば、１軸で１０００Ｎ程度の高推力を出せるため好ましい。
【００１９】
水平移動機構６は、駆動モータ８と駆動伝達部８ａとからなる。
駆動モータ８は、位置制御可能に駆動できれば、どのようなモータを用いてもよい。例えば、ＡＣサーボモータやステッピングモータなどが採用できる。また、電動モータに限らず、リニア型の空圧制御機構、エアシリンダなども好適に採用できる。
駆動伝達部８ａは、例えば歯車伝動機構、タイミングベルトなどのベルト伝動機構など適宜の伝動機構を採用できる。
なお、駆動モータ８、駆動伝達部８ａを合わせて、リニアモータとして構成してもよい。
【００２０】
保持機構３とアクチュエータ１７Ａ、１７Ｂとの間にはリンク機構２０が設けられている。アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂとリンク機構２０とは、傾斜角制御手段を構成している。
【００２１】
保持機構３は、被転写体を水面に対して傾斜角可変に保持するための機構であり、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、固定軸２１、保持板２４、吸着パッド２５…、およびエアシリンダ２３、２３（振動抑制手段）を備える。
固定軸２１は、被転写体からの荷重を負荷するために、フレーム１２から鉛直下方に延された軸部材である。そして下側先端が２軸方向に回動可能なユニバーサルジョイント２６（第２の回動支点）を介して保持板２４の中心部と連結されている。
固定フレーム２２は、固定軸２１の下端側とフレーム１２との間を筋交いとして設けられた補強部材である（図１参照）。固定軸２１とはクランパ２９ｂを介して固定されている。
【００２２】
保持板２４は、吸着パッド２５…を介して、被転写体を所定の傾斜角を有する姿勢に保持するための、例えば略円板状の板部材である。そして、図５（ｃ）に示すように、中心部の上面側にユニバーサルジョイント２６が設けられ、ユニバーサルジョイント２６を回動中心として固定軸２１に対して傾斜角可変に連結されている。
そして、上面側の１つの直径上にユニバーサルジョイント２６を挟んでそれぞれ２軸方向に回動可能なユニバーサルジョイント２７Ａ、２８が設けられ、同じくそれと交差する他の直径上にユニバーサルジョイント２６を挟んで同様のユニバーサルジョイント２７Ｂ、２８が設けられている。
ユニバーサルジョイント２７Ａ、２７Ｂ、２８、２８の径方向の配置位置およびそれぞれが設けられた直径のなす角度は、適宜角度設定することができるが、本実施例では、ユニバーサルジョイント２７Ａ、２７Ｂの径方向の配置位置がそれぞれ等しく、またユニバーサルジョイント２８、２８の径方向の配置位置がそれぞれ等しくなっている。これらがそれぞれが配置された直径のなす角度は９０°とされている。
【００２３】
保持板２４の下面側には、被転写体を吸着するための吸着パッド２５…が設けられている。吸着パッド２５の個数や配置位置は被転写体の大きさ、形状、質量などの条件により適宜設定することができるが、本実施例では、４個を十字方向に配置している。
吸着パッド２５は、必要に応じて、例えば真空吸着機構、磁気吸着機構、メカチャック機構、板バネチャック機構等を採用することができる。
【００２４】
エアシリンダ２３、２３は、保持板２４が傾斜する際に発生する振動を抑制するための振動抑制手段である。本実施例では、エアシリンダ２３により、保持板２４に常時引張り力を付勢することにより、ガタなどのアソビを無くしている。そのため、保持板２４が水圧により外力を受けても、がたつくことがなく、振動を抑制できるものである。
エアシリンダ２３の付勢力は、保持板２４が受ける想定外力の大きさから適宜設定することができる。例えば、本実施例の場合、φ２０で、シリンダ空圧が、４０Ｎ／ｍ２のものを用いることにより、良好な振動抑制効果を得ている。
エアシリンダ２３は、下端側がユニバーサルジョイント２８を介して保持板２４と連結され、上端側がユニバーサルジョイント２８、クランパ２９ａを介して固定軸２１の中間部に固定されている。
エアシリンダ２３、２３は、本実施例では、それぞれ、ユニバーサルジョイント２７Ａ、２６およびユニバーサルジョイント２７Ｂ、２６を通る直線上に配置されているので、ユニバーサルジョイント２７Ａ、２７Ｂにそれぞれ連結される後述の縦ロッド１５Ａ、１５Ｂの駆動力に対して効率よく付勢力をバランスさせることができる。
【００２５】
リンク機構２０は、フレーム１２の水平方向の中間部に設けられた軸受１４ａ（第１の回動支点）に支持されて、図１の奥行き方向の延ばされた回動軸１４と、回動軸１４に直交して略水平方向に延ばされた水平ロッド１３Ａ、１３Ｂ（図４参照）と、水平ロッド１３Ａ、１３Ｂの図１の右端側に連結部１６ａ、１６ａにより回動自在に連結され、略鉛直方向に配置された縦ロッド１５Ａ、１５Ｂ（ロッド部材）とからなる。
縦ロッド１５Ａ、１５Ｂの下端は、ユニバーサルジョイント２７Ａ、２７Ｂに連結されている。
水平ロッド１３Ａ、１３Ｂの図４の左側の端部は、上側から延ばされたアクチュエータ１７Ａ、１７Ｂの駆動軸１７ａ、１７ｂに対して連結部１６ｂ、１６ｂにより回動自在にそれぞれ連結されている。
【００２６】
垂直移動機構９は、図２、３、４に示すように、支持フレーム１の四隅に配置された鉛直方向に延びる支柱部材のうち、支柱１ａ、１ｂ、１ｃに沿って鉛直方向に敷設された３つのスライドレール９ａと、各スライドレール９ａに沿って上下動可能に設けられた３つのスライダ９ｂとからなる。そして、各スライダ９ｂに、それぞれスライド部保持板１０ａ、１０ｂ、１０ｃが固定されている。そのため、スライド部１１、１１上で水平移動可能な昇降ユニット２がスライドレール９ａに沿って上下動可能に保持されている。
垂直移動機構９は、適宜の直動機構、例えば、ボールベアリングなどを用いた直動レール機構などを採用することができる。
【００２７】
それぞれの垂直移動機構９の近傍には、垂直移動機構９の移動方向に沿って、ボールねじ５ａ、ボールねじナット部５ｂからなる垂直送り機構５が設けられている。
各ボールねじナット部５ｂは、スライド部保持板１０ａ、１０ｂ、１０ｃと固定されている。
各ボールねじ５ａには、支持フレーム１に固定された駆動モータ７からの回転駆動力が、ジョイント５ｄ…を介して伝達される。それぞれのジョイント５ｄは、伝達軸５ｃ…により連結され、駆動モータ７の回転がそれぞれのボールねじ５ａに同期して伝達されるようになっている。そのため、駆動モータ７を回転すると、各ボールねじナット部５ｂが同方向に同期して移動できるようになっている。
駆動モータ７としては、位置制御可能に駆動できれば、どのようなモータを用いてもよい。例えば、ＡＣサーボモータやステッピングモータなどが採用できる。
駆動モータ７、垂直送り機構５は、上下動制御手段を構成する。
【００２８】
定荷重ばね４は、支持フレーム１の上部と昇降ユニット２との間に設けられ、垂直移動機構９により上下動される昇降ユニット２を一定荷重で上側から保持するためのものである。本実施例では、図４などに示すように、昇降ユニット２の下面側に設けられたばね固定部材１９、１９にそれぞれ２箇所ずつ合計４箇所設けられ、下端がばね取付部１８によりそれぞれ固定されている。
定荷重ばね４としては、例えば、薄い板ばねをドラムで巻き取り、板ばねを引き出す際に一定荷重を要するような構成などを採用することができる。本実施例では、１箇所に２個１組で配置している。
一定荷重の大きさとしては、昇降ユニット２の移動を円滑に行うための大きさであればいくらでもよいが、本実施例では、昇降ユニット２の移動時の慣性の影響をキャンセルするために、昇降ユニット２の自重と同一の荷重としている。具体的には、一定荷重として、１個当たり１５０Ｎとしているため、昇降ユニット２の質量約１２０ｋｇによる重量１２００Ｎが相殺されている。
なお、昇降ユニット２が保持する被転写体の質量が比較的大きい場合には、昇降ユニット２と被転写体との自重の合計に対応する荷重としてもよい。
また、それぞれの一定荷重は、昇降ユニット２の重量バランスなどにより場所により変えてもよい。
また、定荷重ばね４は、取り付け位置を位置調整できるようにして、重量バランスをとってもよい。
【００２９】
次に、本実施例の水圧転写装置１００の動作について説明する。
図６は、本発明の実施例の保持機構の動作について説明する正面視の動作説明図である。図７は、本発明の実施例の転写動作と保持機構の動作との関係を説明する模式説明図である。図８は、本発明の実施例のリンク機構の動作について説明する模式的な動作説明図である。図９は、本発明の実施例の水圧転写装置の昇降ユニットの動作について説明するための正面視の動作説明図である。
【００３０】
保持機構３は、縦ロッド１５Ｂ（１５Ａ）を上下動させることにより、保持板２４の固定軸２１に対する傾斜角を、ユニバーサルジョイント２６を中心に可変できる。例えば、図６（ａ）に示すように、縦ロッド１５Ｂ（１５Ａ）を上方に引き上げると、図示時計回りに角度θだけ傾斜させることができる。また、図６（ｂ）に示すように、縦ロッド１５Ｂ（１５Ａ）を下方に引き下げると、図示反時計回りに角度θだけ傾斜させることができる。
角度θは適宜に設定することができるが、本実施例では、最大３０°に設定している。
【００３１】
そして、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂの上下の移動量を適宜組み合わせることにより、保持板２４の傾斜角を適宜に設定することができる。例えば、図７（ａ）に示すように、平面視矩形状のワーク５２（被転写体）を保持機構３により保持する場合、矩形の対角線Ｍ上に、固定軸２１が位置し、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂがそれぞれ距離Ｌｘ、Ｌｙ離間した位置に配置されるとする。本実施例では、対角線Ｍに対して対称な位置にそれぞれを配置するものとする。
この場合、ワーク５２を転写開始から転写終わりまで、対角線Ｍの傾きを変えるように傾斜させるには、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂをそれぞれ同距離上下動させればよい。また、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂを例えば、距離Ｘ３、Ｘ２のように、異なる距離だけ上下動すれば、その差（Ｘ３−Ｘ２）に応じて、対角線Ｍ回りにワーク５２が回動する傾斜角を設けることができる。すなわち、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂを独立に駆動することにより、保持板２４に保持されたワーク５２の傾斜角を２軸方向に可変することができる。
【００３２】
このような縦ロッド１５Ａ、１５Ｂの上下動は、アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂにより駆動されるリンク機構２０により実現される。
昇降ユニット２内に設けられたリンク機構２０は、図８（ａ）に示すような構成を有している。
すなわち、水平ロッド１３Ａ（１３Ｂ）により、軸受１４ａに回動支持された回動軸１４を支点、連結部１６ｂを力点、連結部１６ａを作用点とするてこが形成され、アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂの駆動力が縦ロッド１５Ａ、１５Ｂを介してユニバーサルジョイント２７Ａ、２７Ｂに伝達される。
そのため、図８（ｂ）に示すように、アクチュエータ１７Ａ（１７Ｂ）により、駆動軸１７ａが上方に引き上げられると、縦ロッド１５Ａ（１５Ｂ）が鉛直下方に押し下げられ、保持板２４が図示時計回りに回動する。
アクチュエータ１７Ａ（１７Ｂ）の駆動負荷、伸縮長さは、水平ロッド１３Ａ（１３）上の回動軸１４の位置によるてこ比により適宜設定することができる。したがって、被転写体の質量が大きい場合でも、低出力のアクチュエータ１７Ａ（１７Ｂ）を採用することが容易となるという利点がある。
【００３３】
また、保持板２４は、エアシリンダ２３、２３により、一定方向に付勢されているので、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂから駆動力に対して抵抗するため、保持板２４の回動に伴う振動は抑制される。
【００３４】
保持機構３の水平方向の位置は、昇降ユニット２が、駆動モータ８によりスライド部１１に沿って移動することにより可変される。図９（ａ）は、保持機構３が、水平方向に最大限移動され、水槽５３上に移動した様子を示す。
また、保持機構３の垂直方向の位置は、昇降ユニット２が、駆動モータ７から垂直送り機構５を介して各垂直移動機構９に沿って移動することにより可変される。図９（ｂ）は、保持機構３が、垂直方向に移動され、水槽５３内に最大限沈降された様子を示す。
【００３５】
このとき、本実施例では、昇降ユニット２のうち、駆動モータ８、アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂなどが保持されて相対的に質量が大きくなっている駆動部保持フレーム１２ａは、支持フレーム１の枠内にとどまるように移動範囲が設定されている。そのため、スライド部１１の突出部に吊り下げられるのは、ロッド類や吸着パッド２５などの比較的低質量な構成とされた保持機構３のみとなる。その結果、スライド部１１の剛性が低くても保持機構３を安定して保持することができるという利点がある。
【００３６】
また、昇降ユニット２が上下動する際、４つの定荷重ばね４により、常に自重をキャンセルするように保持されているので、上下動に際してストレスなく、円滑に移動できる。特に、慣性が大きい場合の振動、例えば駆動ビビリなどを防止することができる。そのため、転写品質を向上することができるという利点がある。
また、垂直送り機構５を駆動する駆動モータ７の出力を低出力化することができ、駆動モータ７の小型化を図ることができる。また、３つの垂直送り機構５を駆動モータ７のみで駆動することが容易となっている。したがって、水圧転写装置１００を小型化、軽量化することができ、ひいては安価な装置とすることができるという利点がある。
【００３７】
次に、水圧転写装置１００による水圧転写動作について本実施例に関係する部分を中心として簡単に説明する。
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施例の水圧転写装置による被転写体の一例の概略形状について説明するための平面図、正面図、右側面図である。図１１は、本発明の実施例の水圧転写装置の水圧転写工程について説明するための模式的な工程説明図である。
【００３８】
以下では、図１０に示すワーク５４を用いて、図示斜線部の範囲に転写フィルムを転写する場合の例で説明する。なお、水槽の上流側と下流側とは、転写フィルム３０を繰り出しによって水面上に載置する場合や転写後に水中に残る転写滓やフィルムの残滓等を寄せ集めて回収または排出する場合の上流側と下流側を意味する。
転写フィルム３０（図１１参照）は、水溶性または水膨潤性の樹脂、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）からなる支持体フィルム（以下、単にフィルムという）の上に有機溶剤に溶解可能な疎水性物質からなる転写層としてインキ皮膜３０ｂが設けられている。インキ皮膜３０ｂには、例えば大理石の模様が印刷されている。そしてフィルムとインキ皮膜３０ｂの間には、活性エネルギ−線照射あるいは加熱の少なくともいずれかによって硬化可能な硬化性樹脂層、例えば活性エネルギー性硬化性樹脂層が介在している。なお、転写フィルム３０は活性エネルギー性硬化性樹脂層が含まれていなくてもよい。
【００３９】
ワーク５４は、例えば浴槽、水槽、容器、外装体など凹部を有する３次元形状の物品の一例である。そして、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、例えば略四角錐台形状または縦断面視略台形状を呈しており、四周の側面は底面から開口に向けて漸次外側に傾斜して形成され、開口では全周に亘って外側に略Ｌ字状に折り曲げられまたは湾曲させられた耳部５４ｂを形成している。そして、本実施例では、ワーク５４の耳部５４ｂと開口の内面上部５４ｂとの断面視略コの字形状部分にインキ皮膜３０ｂを転写させるようにしている。
【００４０】
まず、転写フィルム３０のインキ皮膜３０ｂを浴槽に転写させる耳部５４ｂおよび内面上部５４ｂを除いて、浴槽内部をマスキングテープでマスクする。
そして、水槽５３の上流端５３ａに設けた不図示の繰り出し機構、移送テーブルなどを用いて、水槽５３上に転写フィルム３０を所定長さだけ繰り出して切断し、上側にインキ皮膜３０ｂが、下側にＰＶＡ等のフィルムが位置する状態で水面上に浮かべる。
転写フィルム３０は水に接触することで徐々に水に溶け始めるので、噴霧ノズルで活性剤を転写フィルム３０のインキ皮膜３０ｂ全面に噴霧する。
【００４１】
その間、水圧転写装置１００は、図１に示す状態から、駆動モータ７を駆動して、垂直送り機構５の作用により昇降ユニット２を垂直移動機構９に沿って下降させ、ワークストッカ５１に納められたワーク５４を耳部５４ａが下向きとなる姿勢で保持機構３の吸着パッド２５により吸着する。このとき、本実施例のようにワーク５４に適当な吸着面がない場合には、吸着面が形成された取り付け治具５５（図１１参照）をワーク５４に取り付けた状態で吸着する。なお、取り付け治具５５には、転写工程で、ワーク５４が水面内に深く沈降される場合に、保持機構３が水に直接浸されないようにワーク５４からの距離をかせぐこともできるという作用もある。
【００４２】
そして、同様にして昇降ユニット２を上昇させてから、駆動モータ８により駆動される水平移動機構６を介して昇降ユニット２を水平方向に移動して、保持機構３をワーク５４上に位置させる。
そして、アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂを駆動して、保持板２４の傾斜角を転写開始状態の角度に設定する。
すなわち、ワーク５４の開口を含む仮想平面Ｌが水面及び転写フィルム３０に対して互いに直交する２方向で傾斜角θ１、θ２をなすよう傾斜させる（図１１（ａ）参照）。ここで、傾斜角θ１、θ２は、ワーク５４の形状などに応じて、転写性が良好となるように適宜の角度に設定することができる。
この状態で昇降ユニット２を、例えば、投入速度１５０〜１２００ｍｍ／分で降下させて入水させる。すると、図１１（ａ）に示すようにワーク５４の上流側の一方の角部の耳部５４ｂ部分が転写フィルム３０に押しつけられ、インキ皮膜３０ｂを転写させながら水面下に浸入する。このとき、転写フィルム３０のＰＶＡからなるフィルムは水に溶け出しており、溶け残った一部がインキ皮膜３０ｂと共にワーク５４に被着する。
ワーク５４を角度θ１、θ２で斜めに傾斜させて一の角部を転写フィルム３０に押しつけることで、入水抵抗が小さく水面の波立ちも少ないために、投入痕、転写しわや転写伸びを抑制できる。
【００４３】
次にアクチュエータ１７Ａ、１７Ｂにより、駆動軸１７ａ、１７ｂの駆動量を可変することにより、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂを個別に異なる距離降下させて、耳部５４ｂ全体が水面下に沈むように水平状態にさせて下流側部分の転写を行う（図１１（ｂ）参照）。ワーク５４の投入とフィルムの水への溶け出しによって、インキ皮膜３０ｂはワーク５４への転写部分の外側領域が分断され、転写滓となって水面に浮遊するか沈下する。ワーク５４の内部に位置するインキ皮膜３０ｂはマスクに転写させられる。
ワーク５４の耳部５４ｂと内面上部５４ｂへのインキ皮膜３０ｂの転写が終了したら、アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂにより縦ロッド１５Ａ、１５Ｂを互いに異なる距離上昇させて、開口を含む仮想平面Ｌを水面に対して直交する２方向に角度θ１、θ２傾斜させる。この状態で、昇降ユニット２を上昇させると、ワーク５４は上流側部分の投入時と同一の角部から順次引き上げられる（図１１（ｃ）参照）。
【００４４】
この場合、ワーク５４の耳部５４ｂ内に溜まった水や転写滓は下流側の最下方に位置する耳部５４ｂから水槽５３の下流側に落水するが、傾斜面を流れるために落水時の波打ちや水面の乱れは小さい。そのため、引上げ後の水面が落ち着くまでの時間が短い。また、ワーク５４の引上げ時に水面の上流側に浮遊する転写滓等は少ない。
その後、昇降ユニット２をワーク５４上から移動して、次工程へ搬送させ、洗浄工程でフィルムの滓等を取り除き、乾燥させ、トップコーティングして光沢させる。
また水槽５３内では、仕切り板５６を水槽５３の上流側から下流側に移動させることで、水面や水面下に浮遊する転写滓や残滓等を下流側に押しやり、水槽５３から副槽５３ｂ内に水と共に落下させる。
そして次のワーク５４について同様の工程を繰り返して、インキ皮膜３０ｂを転写させる。
【００４５】
このように本実施例によれば、ワーク５４を直交する２方向に角度θ１、θ２傾斜させた状態で転写フィルム３０に押しつけて一方の角部から投入して転写させ、そして引き上げるために、水圧による抵抗や落水が小さく、投入痕や転写しわや転写伸びを抑えて転写品質を良好にできる。しかも、水面の波立ちが小さく、転写滓や残滓の回収を短時間で行えるので、次の転写作業開始までの時間が短くて済み、転写効率を向上させることができる。
【００４６】
また、本実施例では、昇降ユニット２を定荷重ばね４で自重をキャンセルするように保持することにより、昇降ユニット２の慣性によって発生する上下移動時の振動を抑制できるので、転写時に転写フィルムの伸び縮みが低減され高精度な転写を行うことができる。そのため、特に微小の伸び縮みにより風紋状の濃淡斑などが発生しやすい精密な模様を転写する場合にも、高品質な模様を転写することができる。
また、被転写体を回動させる時には、保持板２４に設けられたエアシリンダ２３、２３により保持板２４の回動方向の振動を抑制するから、傾斜角を変化させて転写する過程で、転写フィルムの伸び縮みが低減されるので、高精度な転写を行うことができる。
【００４７】
また、本実施例では、駆動モータ８、アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂや、駆動伝達部８ａ、などの駆動機構が支持フレーム１内に残され、転写が行われる水槽５３から離れた箇所に配置されて駆動されるから、これら駆動機構により発生しがちな、微細なゴミなどが水面上に落下しないので、ゴミの落下などによる転写不良などを防止できる。
【００４８】
また、本実施例では、保持機構３の回動を、リンク機構２０により遠隔的に行うので、保持機構３上に、アクチュエータを２つ配置して保持板２４の傾斜角を直接制御する場合に比べて、保持機構３を軽量化することができ、保持機構３の重量によりモーメントを受けるスライド部１１や支持フレーム１の負荷も低減できるから、装置全体としても、簡素かつ軽量の装置とすることができる。
【００４９】
なお、上記の説明では、被転写体である物品としてワーク５４を用いた例で説明したが、ワーク５４に限定されることなく、例えば、冷蔵庫や洗濯機、エアコン等の各種大型家庭用電化製品の扉や本体、自動車のドア、ボンネット等、各種の大型物品に適用できる。これらは、転写面積が０．２０ｍ２以上、好ましくは０．２０〜４ｍ２程度の比較的大きいものに好適に用いることができる。また、携帯電話の筺体等の小型物品にも適用できる。
【００５０】
また、上記の説明では、転写層はインキ皮膜３ｂとして説明したが、これに限定されることなく塗装膜等各種の薄膜を採用できる。
【００５１】
また、上記の説明では、ワーク５４を水面に対して傾斜状態に保持して水面に略垂直な方向に上下動させて転写を行うようにしたが、ワーク５４等の被転写体を水面または転写フィルムに略垂直に昇降させて転写しなくてもよく、例えば斜め下方に降下させて水面上の転写フィルムに押しつけて転写させ、転写終了後に斜め上方に上昇させて水面から引き上げるようにしてもよい。或いは降下と上昇の一方のみにおいて被転写体を水面または転写フィルムに略垂直に移動させ、他方では斜めに移動させて転写するようにしてもよい。
【００５２】
また、上記の説明では、上下動制御手段として、駆動モータ７、垂直送り機構５を採用した例で説明したが、これに限定されるものではない。例えば、リニアモータを用いたものでもよく、電動モータに限らず、リニア型の空圧制御機構、エアシリンダなども好適に採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例の水圧転写装置の概略構成を説明するそれぞれ正面視の部分断面説明図である。
【図２】図１のＡ視の側面説明図である。
【図３】図１のＢ視の側面説明図である。
【図４】図１のＣ視の部分断面説明図である。
【図５】図１のＤ部の詳細説明図、ならびにそのＥ視の側面説明図およびＦ−Ｆ断面図である。
【図６】本発明の実施例の保持機構の動作について説明する正面視の動作説明図である。
【図７】本発明の実施例の転写動作と保持機構の動作との関係を説明する模式説明図である。
【図８】本発明の実施例のリンク機構の動作について説明する模式的な動作説明図である。
【図９】本発明の実施例の水圧転写装置の昇降ユニットの動作について説明するための正面視の動作説明図である。
【図１０】本発明の実施例の水圧転写装置による被転写体の一例の概略形状について説明するための平面図、正面図、右側面図である。
【図１１】本発明の実施例の水圧転写装置の水圧転写工程について説明するための模式的な工程説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 支持フレーム
２ 昇降ユニット
３ 保持機構
４ 定荷重ばね（振動抑制手段）
５ 垂直送り機構（上下動制御手段）
６ 水平移動機構
７ 駆動モータ（上下動制御手段）
８ 駆動モータ
１１ スライド部
１３ 水平ロッド
１４ 回動軸
１４ａ 軸受（第２の回動支点）
１５Ａ、１５Ｂ 縦ロッド（ロッド部材）
１６ａ、１６ｂ 連結部
１７Ａ、１７Ｂ アクチュエータ（傾斜角制御手段）
２０ リンク機構（傾斜角制御手段）
２１ 固定軸
２３ エアシリンダ（振動抑制手段）
２４ 保持板
２５ 吸着パッド
２６ ユニバーサルジョイント（第１の回動支点）
３０ 転写フィルム
３０ｂ インキ被膜
５１ ワークストッカ
５２、５４ ワーク（被転写体）
５３ 水槽
５３ａ 上流端
５５ 取り付け治具
１００ 水圧転写装置
Ｌ 平面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水圧転写装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水圧転写装置は、模様等を印刷した転写層を密着させた水圧転写フィルムを水槽の水面上に浮かべた状態で、曲面等の３次元形状面を表面に有する物品を浸水あるいは水没させて、転写フィルムの転写層を物品の３次元形状の転写部位に水圧によって付着させる装置である。
ここで、転写フィルムは、水溶性或いは水膨潤性の樹脂からなる支持体フィルムと、支持体フィルムの上に設けた有機溶剤に溶解可能な疎水性物質からなる転写層とを有している。支持体フィルムとして、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等があり、また、転写層として例えば印刷インキ皮膜または塗装皮膜等がある。
また、転写フィルムにおいて、転写層が活性エネルギー線照射或いは加熱の少なくともいずれかによって硬化可能な硬化性樹脂層を有している転写フィルムがあり、この転写フィルムは特にトップコート付き転写フィルムと呼んでいる。ここで、硬化性樹脂膜として例えば次の（１）〜（６）が挙げられる。
（１）活性エネルギー線硬化性樹脂を含む硬化性樹脂層（２）活性エネルギー線硬化性樹脂と非重合成性の熱可塑性樹脂を含む硬化性樹脂層（３）熱硬化性樹脂を含む硬化性樹脂層（４）熱硬化性樹脂と非重合成性の熱可塑性樹脂を含む硬化性樹脂層（５）活性エネルギー線硬化性樹脂と熱硬化性樹脂を含む硬化性樹脂層（６）活性エネルギー線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及び非重合性の熱可塑性樹脂を含む硬化性樹脂層
【０００３】
例えば特許文献１に記載された水圧転写装置では、水槽の水面上に転写フィルムを載置しており、転写フィルムは水溶性の薄質膜からなるフィルムの上に接着性の塗料またはインクによる所定の模様が印刷された転写層を設けた構成を有している。そして、転写フィルムの上に溶剤が吹き付けられた後、物品を保持具で保持して転写フィルムに押圧して水中に沈めることになる。この場合、物品を保持する保持具がコンベアで水槽上に運ばれ、クレーンにより吊り下げられて水槽内に降下させられ、物品の表面に水圧転写を行う。そして一定時間経過してフィルムが溶解して転写層が物品に密着した後に持ち上げられ、洗浄槽で洗浄させられることになる。
また、特許文献２に記載された水圧転写装置では、水槽の転写フィルムを浮かべた水面の上方に、略三角形状の無端状の転写コンベアが設けられている。この転写コンベアは二つの斜辺で挟まれる略三角形の頂角が水面に向けられている。そして、転写コンベアのホルダーに治具を介して物品が保持され、転写コンベアのコンベアベルトが一方の斜辺に沿って斜め下方に向けて移動することで、物品が水槽の上流側から、転写フィルムに対して傾斜した状態で水中に押し入れられ、物品に転写層が転写させられる。その後、コンベアベルトが他方の斜辺に沿って斜め上方に向けて移動することで、水槽の下流側から物品が引き上げられる。
このようにして、転写コンベアで物品を連続して搬送し、転写フィルムの転写層を転写することになる。
【特許文献１】特開平４−４３１００号公報
【特許文献２】特開平６−３１２５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の水圧転写装置には、以下のような問題があった。
例えば、特許文献１に記載の技術では、物品が保持具に保持されてクレーンにより吊上げられて水槽内に降下させられる。そのため、例えば浴槽や冷蔵庫の扉などのように、３次元形状を有するため、あるいは被転写面積が０．２０ｍ２以上あるような大型物品であるために、入水抵抗が大きく、排水量も多くなるものでは、水面の波立ちが大きくなって転写品質に悪影響を及ぼす。すなわち、物品に付着した転写層に投入痕、転写シワ、転写伸び等が発生してしまう。特に物品を垂直に降下させると転写伸びを生じ易い不具合がある。
また、保持具やクレーンの剛性によっては、入水抵抗による微小振動が誘起され、微小な伸び縮みが転写画像に反映され、転写する図柄などによっては、転写画像の品質が劣化するという問題がある。この場合、保持具やクレーンの剛性を増大して微小振動を低減することも考えられるが、剛性を増大することにより慣性が増大して位置制御の負荷が大きくなるとともに、製作コストも増大するという問題がある。
また、転写終了後に水面から物品を引き上げる際にも同様の問題があり、引上げ抵抗によって水面を乱すので、次の転写作業は水面の波が落ち着くまで開始できず、転写効率が低下するという不具合を生じる。また、引上げ抵抗が大きいと被転写体の落下も招き易くなる。しかも物品の形状によっては引上げ時の物品の周囲からの落水も多くなり、落水が水面に残った転写滓を水面に飛散させる。転写滓が水面に飛散したりすると次の転写作業までに回収するのに手間がかかる欠点もある。
物品の水面への投入及び引上げ速度を例えば１ｍｍ／秒程度に極低速にすれば上述した不具合を改善できるが、タクトタイムが長くなる上に、転写層を活性化処理をした後の転写までの時間の差が大きくなり、転写密着力の均一性が損なわれ好ましいものではなかった。また被転写体が大型の部品の場合には、着水時から引上げまでの転写時間に差が発生し、転写品質にバラツキが出るという問題もあった。
また、特許文献２に記載の技術では、水面に対して物品を斜め下方に移動させて転写フィルムに押しつけ、転写後には斜め上方に移動させて水面から引き上げるために、水槽を含む水圧転写装置が大型化してコストの増大を招く欠点がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、３次元形状を有していたり被転写面積が０．２０ｍ２以上あるような大型物品であったりする被転写体であっても、入水抵抗、引上げ抵抗低減するとともに安定した入水、引上げを行うとともに引上げ時の落水等を抑制して均一な転写品質を得られ、しかも転写効率を良好にできるようにした簡素かつ汎用性に優れた保持機構を有する水圧転写装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の水圧転写装置は、フィルム上に転写層を有する転写フィルムを水槽の水面に浮かべた状態で、被転写体を転写フィルムに押しつけて転写層を被転写体に転写させるようにした水圧転写装置であって、被転写体を水面に対して傾斜角可変に保持する保持機構を有し、該保持機構を少なくとも略垂直方向に上下動させる昇降ユニットと、該昇降ユニットに設けられたアクチュエータと、該アクチュエータの駆動力を前記保持機構に伝達して該保持機構を傾斜させるリンク機構とを有する傾斜角制御手段と、前記昇降ユニットを介して前記保持機構に保持された被転写体を水面上の転写フィルムに押しつけるとともに水面から引き上げる上下動制御手段とを備え、前記昇降ユニットによって、被転写体を水面上の前記転写フィルムに対して傾斜させて前記転写フィルムを転写させ、転写後に被転写体を傾斜させて水面の外に引き上げるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、被転写体を水面上の転写フィルムに対して被転写体の形状に応じた最適な角度に傾斜させて転写フィルムに押しつけて水面下に進入させることで、入水抵抗が小さく水面の波立ちを抑制できるため、投入痕、空気咬み込み、転写シワ、転写伸びなどを抑えて転写品質を向上できる。また転写後の水面からの引き上げに際しても、被転写体の形状に応じた最適な角度に傾斜させ直して所望の部分から引き上げることで、被転写体からの引き上げ抵抗を抑制し、水面の波立ちを抑制するとともに落水を滑らかかつ静かに行うことにより転写滓の飛散を抑制し、転写滓などの排出または回収が容易でタクトタイムが短くなる。しかも、被転写体における転写時間の個体差を抑制して均一な転写を行うことができる。
そして、このような被転写体の傾斜角を昇降ユニットに設けられたリンク機構を介する傾斜角制御手段により制御するので、保持機構に、例えばアクチュエータなどの駆動機構を設けることなく傾斜角を制御できる。また、リンク機構によりアクチュエータの駆動負荷を低減できる。そのため、保持機構に傾斜角を可変する駆動機構を直接設ける場合に比べて、保持機構を簡素な構成とすることができるともに、被転写体の質量や形状に応じて駆動負荷が変わっても幅広く対応できる汎用性に優れた構成とすることができる。
【０００７】
なお、水槽は静水式でも流水式でもよいし、転写フィルムを繰り出しによって水面上に載置する場合や転写後に水中に残る転写滓やフィルムの残滓等を寄せ集めて回収または排出する時に流水を利用した静水式でもよい。また、流水式の水槽を採用した場合には、本発明による水圧転写装置全体が転写フィルムの移動に同調して相対速度ゼロとなるようにして転写を行うこともできる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水圧転写装置によれば、リンク機構を介することにより低駆動負荷で被転写体を傾斜保持できる簡素な保持機構を形成することができ、それにより被転写体を入水時および引上げ時に傾斜させて水圧転写を行うことができるので、転写品質、転写滓等の回収効率および転写作業の効率を向上することができ、しかも保持機構上に駆動機構を有する場合に比べて被転写体の質量、大きさ、形状などに容易に対応できるため汎用性を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明では、前記保持機構が前記昇降ユニットに固定された第１の回動支点を有し、前記昇降ユニットに設けられたリンク機構が、前記保持機構に対して水平方向に離間した第２の回動支点を有し、前記リンク機構が、前記アクチュエータが前記第２の回動支点回りの駆動力を供給することにより、前記保持機構に前記第１の回動支点回りの駆動力を伝達することが好ましい。
この場合、リンク機構が保持機構に対して水平方向に離間した第２の回動支点回りに回動することにより、保持機構を第１の回動支点回りに傾斜させることができる。そのため、アクチュエータを、水平方向において、第２の回動支点を挟んで保持機構の反対側に配置することができる。すなわち、昇降ユニット上で保持機構とアクチュエータと水平方向に離間して配置した構成とすることができる。
また、第２の回動支点をてこ支点とするてこ比を調整することにより、アクチュエータの駆動負荷を容易に調整することができる。
【００１０】
また本発明のうち、前記第１の回動支点を有する構成では、前記傾斜角制御手段の前記リンク機構が、前記保持機構に対して、前記第１の回動支点から水平方向に離間するとともに前記第１の回動支点を通り異なる方向に延びる直線上の位置において、それぞれ連結される２本のロッド部材を備え、前記アクチュエータにより前記２本のロッド部材を略鉛直方向に独立に駆動することにより、前記保持機構の傾斜角を制御することが好ましい。
この場合、アクチュエータでリンク機構を介して２本のロッド部材をそれぞれ独立に駆動することにより、第１の回動支点回りに２軸方向の傾斜角を可変できるので、被転写体の形状や転写作業の必要に応じて、転写品質や転写効率が良好となるように被転写体の傾斜姿勢を可変することができる。
【００１１】
また本発明うち、前記第１の回動支点を有する構成では、前記保持機構を、前記第１の回動支点回りの一定方向に、モーメントを付勢することにより、前記保持機構の回動時の振動を抑制する振動抑制手段を設けた構成とすることが好ましい。
この場合、振動抑制手段により、保持機構が第１の回動支点回りの一定方向に付勢されているので、保持機構のガタやアソビが解消され、転写時に水圧を受けたり、傾斜角を可変したりする回動動作時の保持機構の振動を抑制することができる。その結果、被転写体の転写時の振動を低減して、転写品質を向上することができる。
【００１２】
また本発明では、前記昇降ユニットが、鉛直方向に定荷重ばねにより支持されていることが好ましい。
この場合、定荷重ばねの負荷荷重を適宜設定することにより、昇降ユニットの自重をキャンセルもしくは低減することができるので、昇降ユニットの上下動の駆動負荷を低減できるとともに、上下動を円滑に行うことができる。その結果、昇降ユニットや被転写体の質量により影響を被ることなく良好な水圧転写を行うことができる。
【００１３】
以下では、本発明の実施形態に係る実施例について添付図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１４】
本発明の実施例の水圧転写装置について説明する。
図１は、本発明の実施例の水圧転写装置の概略構成を説明するそれぞれ正面視の部分断面説明図である。図２は、図１のＡ視の側面説明図である。図３は、図１のＢ視の側面説明図である。図４は、図１のＣ視の部分断面説明図である。図５（ａ）は、図１のＤ部の詳細説明図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＥ視の側面説明図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。
【００１５】
本実施例の水圧転写装置１００は、フィルム上に転写層を有する転写フィルムを水槽の水面に浮かべた状態で、被転写体を転写フィルムに押しつけて転写層を被転写体に転写させるようにしたものであり、その概略構成は、図１〜４に示すように、支持フレーム１、昇降ユニット２、垂直移動機構９、および定荷重ばね４からなる。
【００１６】
支持フレーム１は、装置の各部材を取り付ける支持体であり装置本体をなすものである。そして、金属製の柱部材を格子状に連結して構成され、設置面５０上に固定設置されている。
支持フレーム１の高さ方向の中間部に昇降ユニット２が設けられている。
【００１７】
昇降ユニット２は、スライド部１１、フレーム１２、水平移動機構６、保持機構３、およびリンク機構２０を備える。
スライド部１１は、フレーム１２に固定されたスライダと、スライダを水平方向に移動可能に保持するスライドガイドからなる直動機構であり、本実施例では棒状の２本の直動機構を用いている。このような直動機構は、例えば、ボールベアリングなどを用いた直動レール機構などにより構成することができる。
それぞれのスライド部１１は、正面視ではそれぞれが図示奥行き方向に整列して、支持フレーム１の左側面（図１の左側）から水平に延ばされ、さらに右側面（図１の右側）を越えて支持フレーム１の外部に突出されている。また、平面視では、図４に示すように、それぞれのスライド部１１が、支持フレーム１の奥行き方向（図４の上下方向）の中間部に互いに平行に配置されている。
スライド部１１の突出部の下方には、水圧転写を行うために後述する水槽５３が配置できる空間が形成されている。また、支持フレーム１内のスライド部１１の水平方向の中間部下方には、被転写体であるワークを納めるためのワークストッカ５１が配置されている。
そして、スライド部１１、１１の下面は、垂直移動機構９により上下動可能に支持された水平方向に延びるスライド部保持板１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより支持されている。
【００１８】
フレーム１２は、複数の板部材、フレーム部材などから構成された、保持機構３、リンク機構２０を一体に保持する構造体である。そして、スライド部１１、１１上のスライダに固定され、スライド部１１に沿って水平方向に移動可能とされている。
フレーム１２の形状は、平面視略矩形状とされている。そして、平面視では、スライド部１１、１１をまたぐ幅を有し、スライド部１１の延設方向の長さ（正面視の幅）はスライド部１１の突出部の長さよりわずかに長くなっている。
フレーム１２において、スライド部１１の突出部側方向（図１の図示右側）の端部の下側には、スライド部１１、１１間の中間位置に、保持機構３が吊り下げられている。そして、その反対側（図１の図示左側）の端部の上側には、駆動部保持フレーム１２ａが設けられ、その上に、駆動軸１７ａ、１７ｂ（図２参照）をそれぞれ独立に上下方向に駆動できるアクチュエータ１７Ａ、１７Ｂと、フレーム１２との間に駆動伝達部８ａを備えることによりフレーム１２を水平方向に駆動する駆動モータ８が設けられている。
アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂは、必要に応じて適宜の推力を有するものを採用することができるが、例えばステッピングモータとスクリューを組み合わせたものであれば、１軸で１０００Ｎ程度の高推力を出せるため好ましい。
【００１９】
水平移動機構６は、駆動モータ８と駆動伝達部８ａとからなる。
駆動モータ８は、位置制御可能に駆動できれば、どのようなモータを用いてもよい。例えば、ＡＣサーボモータやステッピングモータなどが採用できる。また、電動モータに限らず、リニア型の空圧制御機構、エアシリンダなども好適に採用できる。
駆動伝達部８ａは、例えば歯車伝動機構、タイミングベルトなどのベルト伝動機構など適宜の伝動機構を採用できる。
なお、駆動モータ８、駆動伝達部８ａを合わせて、リニアモータとして構成してもよい。
【００２０】
保持機構３とアクチュエータ１７Ａ、１７Ｂとの間にはリンク機構２０が設けられている。アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂとリンク機構２０とは、傾斜角制御手段を構成している。
【００２１】
保持機構３は、被転写体を水面に対して傾斜角可変に保持するための機構であり、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、固定軸２１、保持板２４、吸着パッド２５…、およびエアシリンダ２３、２３（振動抑制手段）を備える。
固定軸２１は、被転写体からの荷重を負荷するために、フレーム１２から鉛直下方に延された軸部材である。そして下側先端が２軸方向に回動可能なユニバーサルジョイント２６（第２の回動支点）を介して保持板２４の中心部と連結されている。
固定フレーム２２は、固定軸２１の下端側とフレーム１２との間を筋交いとして設けられた補強部材である（図１参照）。固定軸２１とはクランパ２９ｂを介して固定されている。
【００２２】
保持板２４は、吸着パッド２５…を介して、被転写体を所定の傾斜角を有する姿勢に保持するための、例えば略円板状の板部材である。そして、図５（ｃ）に示すように、中心部の上面側にユニバーサルジョイント２６が設けられ、ユニバーサルジョイント２６を回動中心として固定軸２１に対して傾斜角可変に連結されている。
そして、上面側の１つの直径上にユニバーサルジョイント２６を挟んでそれぞれ２軸方向に回動可能なユニバーサルジョイント２７Ａ、２８が設けられ、同じくそれと交差する他の直径上にユニバーサルジョイント２６を挟んで同様のユニバーサルジョイント２７Ｂ、２８が設けられている。
ユニバーサルジョイント２７Ａ、２７Ｂ、２８、２８の径方向の配置位置およびそれぞれが設けられた直径のなす角度は、適宜角度設定することができるが、本実施例では、ユニバーサルジョイント２７Ａ、２７Ｂの径方向の配置位置がそれぞれ等しく、またユニバーサルジョイント２８、２８の径方向の配置位置がそれぞれ等しくなっている。これらがそれぞれが配置された直径のなす角度は９０°とされている。
【００２３】
保持板２４の下面側には、被転写体を吸着するための吸着パッド２５…が設けられている。吸着パッド２５の個数や配置位置は被転写体の大きさ、形状、質量などの条件により適宜設定することができるが、本実施例では、４個を十字方向に配置している。
吸着パッド２５は、必要に応じて、例えば真空吸着機構、磁気吸着機構、メカチャック機構、板バネチャック機構等を採用することができる。
【００２４】
エアシリンダ２３、２３は、保持板２４が傾斜する際に発生する振動を抑制するための振動抑制手段である。本実施例では、エアシリンダ２３により、保持板２４に常時引張り力を付勢することにより、ガタなどのアソビを無くしている。そのため、保持板２４が水圧により外力を受けても、がたつくことがなく、振動を抑制できるものである。
エアシリンダ２３の付勢力は、保持板２４が受ける想定外力の大きさから適宜設定することができる。例えば、本実施例の場合、φ２０で、シリンダ空圧が、４０Ｎ／ｍ２のものを用いることにより、良好な振動抑制効果を得ている。
エアシリンダ２３は、下端側がユニバーサルジョイント２８を介して保持板２４と連結され、上端側がユニバーサルジョイント２８、クランパ２９ａを介して固定軸２１の中間部に固定されている。
エアシリンダ２３、２３は、本実施例では、それぞれ、ユニバーサルジョイント２７Ａ、２６およびユニバーサルジョイント２７Ｂ、２６を通る直線上に配置されているので、ユニバーサルジョイント２７Ａ、２７Ｂにそれぞれ連結される後述の縦ロッド１５Ａ、１５Ｂの駆動力に対して効率よく付勢力をバランスさせることができる。
【００２５】
リンク機構２０は、フレーム１２の水平方向の中間部に設けられた軸受１４ａ（第１の回動支点）に支持されて、図１の奥行き方向の延ばされた回動軸１４と、回動軸１４に直交して略水平方向に延ばされた水平ロッド１３Ａ、１３Ｂ（図４参照）と、水平ロッド１３Ａ、１３Ｂの図１の右端側に連結部１６ａ、１６ａにより回動自在に連結され、略鉛直方向に配置された縦ロッド１５Ａ、１５Ｂ（ロッド部材）とからなる。
縦ロッド１５Ａ、１５Ｂの下端は、ユニバーサルジョイント２７Ａ、２７Ｂに連結されている。
水平ロッド１３Ａ、１３Ｂの図４の左側の端部は、上側から延ばされたアクチュエータ１７Ａ、１７Ｂの駆動軸１７ａ、１７ｂに対して連結部１６ｂ、１６ｂにより回動自在にそれぞれ連結されている。
【００２６】
垂直移動機構９は、図２、３、４に示すように、支持フレーム１の四隅に配置された鉛直方向に延びる支柱部材のうち、支柱１ａ、１ｂ、１ｃに沿って鉛直方向に敷設された３つのスライドレール９ａと、各スライドレール９ａに沿って上下動可能に設けられた３つのスライダ９ｂとからなる。そして、各スライダ９ｂに、それぞれスライド部保持板１０ａ、１０ｂ、１０ｃが固定されている。そのため、スライド部１１、１１上で水平移動可能な昇降ユニット２がスライドレール９ａに沿って上下動可能に保持されている。
垂直移動機構９は、適宜の直動機構、例えば、ボールベアリングなどを用いた直動レール機構などを採用することができる。
【００２７】
それぞれの垂直移動機構９の近傍には、垂直移動機構９の移動方向に沿って、ボールねじ５ａ、ボールねじナット部５ｂからなる垂直送り機構５が設けられている。
各ボールねじナット部５ｂは、スライド部保持板１０ａ、１０ｂ、１０ｃと固定されている。
各ボールねじ５ａには、支持フレーム１に固定された駆動モータ７からの回転駆動力が、ジョイント５ｄ…を介して伝達される。それぞれのジョイント５ｄは、伝達軸５ｃ…により連結され、駆動モータ７の回転がそれぞれのボールねじ５ａに同期して伝達されるようになっている。そのため、駆動モータ７を回転すると、各ボールねじナット部５ｂが同方向に同期して移動できるようになっている。
駆動モータ７としては、位置制御可能に駆動できれば、どのようなモータを用いてもよい。例えば、ＡＣサーボモータやステッピングモータなどが採用できる。
駆動モータ７、垂直送り機構５は、上下動制御手段を構成する。
【００２８】
定荷重ばね４は、支持フレーム１の上部と昇降ユニット２との間に設けられ、垂直移動機構９により上下動される昇降ユニット２を一定荷重で上側から保持するためのものである。本実施例では、図４などに示すように、昇降ユニット２の下面側に設けられたばね固定部材１９、１９にそれぞれ２箇所ずつ合計４箇所設けられ、下端がばね取付部１８によりそれぞれ固定されている。
定荷重ばね４としては、例えば、薄い板ばねをドラムで巻き取り、板ばねを引き出す際に一定荷重を要するような構成などを採用することができる。本実施例では、１箇所に２個１組で配置している。
一定荷重の大きさとしては、昇降ユニット２の移動を円滑に行うための大きさであればいくらでもよいが、本実施例では、昇降ユニット２の移動時の慣性の影響をキャンセルするために、昇降ユニット２の自重と同一の荷重としている。具体的には、一定荷重として、１個当たり１５０Ｎとしているため、昇降ユニット２の質量約１２０ｋｇによる重量１２００Ｎが相殺されている。
なお、昇降ユニット２が保持する被転写体の質量が比較的大きい場合には、昇降ユニット２と被転写体との自重の合計に対応する荷重としてもよい。
また、それぞれの一定荷重は、昇降ユニット２の重量バランスなどにより場所により変えてもよい。
また、定荷重ばね４は、取り付け位置を位置調整できるようにして、重量バランスをとってもよい。
【００２９】
次に、本実施例の水圧転写装置１００の動作について説明する。
図６は、本発明の実施例の保持機構の動作について説明する正面視の動作説明図である。図７は、本発明の実施例の転写動作と保持機構の動作との関係を説明する模式説明図である。図８は、本発明の実施例のリンク機構の動作について説明する模式的な動作説明図である。図９は、本発明の実施例の水圧転写装置の昇降ユニットの動作について説明するための正面視の動作説明図である。
【００３０】
保持機構３は、縦ロッド１５Ｂ（１５Ａ）を上下動させることにより、保持板２４の固定軸２１に対する傾斜角を、ユニバーサルジョイント２６を中心に可変できる。例えば、図６（ａ）に示すように、縦ロッド１５Ｂ（１５Ａ）を上方に引き上げると、図示時計回りに角度θだけ傾斜させることができる。また、図６（ｂ）に示すように、縦ロッド１５Ｂ（１５Ａ）を下方に引き下げると、図示反時計回りに角度θだけ傾斜させることができる。
角度θは適宜に設定することができるが、本実施例では、最大３０°に設定している。
【００３１】
そして、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂの上下の移動量を適宜組み合わせることにより、保持板２４の傾斜角を適宜に設定することができる。例えば、図７（ａ）に示すように、平面視矩形状のワーク５２（被転写体）を保持機構３により保持する場合、矩形の対角線Ｍ上に、固定軸２１が位置し、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂがそれぞれ距離Ｌｘ、Ｌｙ離間した位置に配置されるとする。本実施例では、対角線Ｍに対して対称な位置にそれぞれを配置するものとする。
この場合、ワーク５２を転写開始から転写終わりまで、対角線Ｍの傾きを変えるように傾斜させるには、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂをそれぞれ同距離上下動させればよい。また、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂを例えば、距離Ｘ３、Ｘ２のように、異なる距離だけ上下動すれば、その差（Ｘ３−Ｘ２）に応じて、対角線Ｍ回りにワーク５２が回動する傾斜角を設けることができる。すなわち、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂを独立に駆動することにより、保持板２４に保持されたワーク５２の傾斜角を２軸方向に可変することができる。
【００３２】
このような縦ロッド１５Ａ、１５Ｂの上下動は、アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂにより駆動されるリンク機構２０により実現される。
昇降ユニット２内に設けられたリンク機構２０は、図８（ａ）に示すような構成を有している。
すなわち、水平ロッド１３Ａ（１３Ｂ）により、軸受１４ａに回動支持された回動軸１４を支点、連結部１６ｂを力点、連結部１６ａを作用点とするてこが形成され、アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂの駆動力が縦ロッド１５Ａ、１５Ｂを介してユニバーサルジョイント２７Ａ、２７Ｂに伝達される。
そのため、図８（ｂ）に示すように、アクチュエータ１７Ａ（１７Ｂ）により、駆動軸１７ａが上方に引き上げられると、縦ロッド１５Ａ（１５Ｂ）が鉛直下方に押し下げられ、保持板２４が図示時計回りに回動する。
アクチュエータ１７Ａ（１７Ｂ）の駆動負荷、伸縮長さは、水平ロッド１３Ａ（１３）上の回動軸１４の位置によるてこ比により適宜設定することができる。したがって、被転写体の質量が大きい場合でも、低出力のアクチュエータ１７Ａ（１７Ｂ）を採用することが容易となるという利点がある。
【００３３】
また、保持板２４は、エアシリンダ２３、２３により、一定方向に付勢されているので、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂから駆動力に対して抵抗するため、保持板２４の回動に伴う振動は抑制される。
【００３４】
保持機構３の水平方向の位置は、昇降ユニット２が、駆動モータ８によりスライド部１１に沿って移動することにより可変される。図９（ａ）は、保持機構３が、水平方向に最大限移動され、水槽５３上に移動した様子を示す。
また、保持機構３の垂直方向の位置は、昇降ユニット２が、駆動モータ７から垂直送り機構５を介して各垂直移動機構９に沿って移動することにより可変される。図９（ｂ）は、保持機構３が、垂直方向に移動され、水槽５３内に最大限沈降された様子を示す。
【００３５】
このとき、本実施例では、昇降ユニット２のうち、駆動モータ８、アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂなどが保持されて相対的に質量が大きくなっている駆動部保持フレーム１２ａは、支持フレーム１の枠内にとどまるように移動範囲が設定されている。そのため、スライド部１１の突出部に吊り下げられるのは、ロッド類や吸着パッド２５などの比較的低質量な構成とされた保持機構３のみとなる。その結果、スライド部１１の剛性が低くても保持機構３を安定して保持することができるという利点がある。
【００３６】
また、昇降ユニット２が上下動する際、４つの定荷重ばね４により、常に自重をキャンセルするように保持されているので、上下動に際してストレスなく、円滑に移動できる。特に、慣性が大きい場合の振動、例えば駆動ビビリなどを防止することができる。そのため、転写品質を向上することができるという利点がある。
また、垂直送り機構５を駆動する駆動モータ７の出力を低出力化することができ、駆動モータ７の小型化を図ることができる。また、３つの垂直送り機構５を駆動モータ７のみで駆動することが容易となっている。したがって、水圧転写装置１００を小型化、軽量化することができ、ひいては安価な装置とすることができるという利点がある。
【００３７】
次に、水圧転写装置１００による水圧転写動作について本実施例に関係する部分を中心として簡単に説明する。
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施例の水圧転写装置による被転写体の一例の概略形状について説明するための平面図、正面図、右側面図である。図１１は、本発明の実施例の水圧転写装置の水圧転写工程について説明するための模式的な工程説明図である。
【００３８】
以下では、図１０に示すワーク５４を用いて、図示斜線部の範囲に転写フィルムを転写する場合の例で説明する。なお、水槽の上流側と下流側とは、転写フィルム３０を繰り出しによって水面上に載置する場合や転写後に水中に残る転写滓やフィルムの残滓等を寄せ集めて回収または排出する場合の上流側と下流側を意味する。
転写フィルム３０（図１１参照）は、水溶性または水膨潤性の樹脂、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）からなる支持体フィルム（以下、単にフィルムという）の上に有機溶剤に溶解可能な疎水性物質からなる転写層としてインキ皮膜３０ｂが設けられている。インキ皮膜３０ｂには、例えば大理石の模様が印刷されている。そしてフィルムとインキ皮膜３０ｂの間には、活性エネルギ−線照射あるいは加熱の少なくともいずれかによって硬化可能な硬化性樹脂層、例えば活性エネルギー性硬化性樹脂層が介在している。なお、転写フィルム３０は活性エネルギー性硬化性樹脂層が含まれていなくてもよい。
【００３９】
ワーク５４は、例えば浴槽、水槽、容器、外装体など凹部を有する３次元形状の物品の一例である。そして、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、例えば略四角錐台形状または縦断面視略台形状を呈しており、四周の側面は底面から開口に向けて漸次外側に傾斜して形成され、開口では全周に亘って外側に略Ｌ字状に折り曲げられまたは湾曲させられた耳部５４ｂを形成している。そして、本実施例では、ワーク５４の耳部５４ｂと開口の内面上部５４ｂとの断面視略コの字形状部分にインキ皮膜３０ｂを転写させるようにしている。
【００４０】
まず、転写フィルム３０のインキ皮膜３０ｂを浴槽に転写させる耳部５４ｂおよび内面上部５４ｂを除いて、浴槽内部をマスキングテープでマスクする。
そして、水槽５３の上流端５３ａに設けた不図示の繰り出し機構、移送テーブルなどを用いて、水槽５３上に転写フィルム３０を所定長さだけ繰り出して切断し、上側にインキ皮膜３０ｂが、下側にＰＶＡ等のフィルムが位置する状態で水面上に浮かべる。
転写フィルム３０は水に接触することで徐々に水に溶け始めるので、噴霧ノズルで活性剤を転写フィルム３０のインキ皮膜３０ｂ全面に噴霧する。
【００４１】
その間、水圧転写装置１００は、図１に示す状態から、駆動モータ７を駆動して、垂直送り機構５の作用により昇降ユニット２を垂直移動機構９に沿って下降させ、ワークストッカ５１に納められたワーク５４を耳部５４ａが下向きとなる姿勢で保持機構３の吸着パッド２５により吸着する。このとき、本実施例のようにワーク５４に適当な吸着面がない場合には、吸着面が形成された取り付け治具５５（図１１参照）をワーク５４に取り付けた状態で吸着する。なお、取り付け治具５５には、転写工程で、ワーク５４が水面内に深く沈降される場合に、保持機構３が水に直接浸されないようにワーク５４からの距離をかせぐこともできるという作用もある。
【００４２】
そして、同様にして昇降ユニット２を上昇させてから、駆動モータ８により駆動される水平移動機構６を介して昇降ユニット２を水平方向に移動して、保持機構３をワーク５４上に位置させる。
そして、アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂを駆動して、保持板２４の傾斜角を転写開始状態の角度に設定する。
すなわち、ワーク５４の開口を含む仮想平面Ｌが水面及び転写フィルム３０に対して互いに直交する２方向で傾斜角θ１、θ２をなすよう傾斜させる（図１１（ａ）参照）。ここで、傾斜角θ１、θ２は、ワーク５４の形状などに応じて、転写性が良好となるように適宜の角度に設定することができる。
この状態で昇降ユニット２を、例えば、投入速度１５０〜１２００ｍｍ／分で降下させて入水させる。すると、図１１（ａ）に示すようにワーク５４の上流側の一方の角部の耳部５４ｂ部分が転写フィルム３０に押しつけられ、インキ皮膜３０ｂを転写させながら水面下に浸入する。このとき、転写フィルム３０のＰＶＡからなるフィルムは水に溶け出しており、溶け残った一部がインキ皮膜３０ｂと共にワーク５４に被着する。
ワーク５４を角度θ１、θ２で斜めに傾斜させて一の角部を転写フィルム３０に押しつけることで、入水抵抗が小さく水面の波立ちも少ないために、投入痕、転写しわや転写伸びを抑制できる。
【００４３】
次にアクチュエータ１７Ａ、１７Ｂにより、駆動軸１７ａ、１７ｂの駆動量を可変することにより、縦ロッド１５Ａ、１５Ｂを個別に異なる距離降下させて、耳部５４ｂ全体が水面下に沈むように水平状態にさせて下流側部分の転写を行う（図１１（ｂ）参照）。ワーク５４の投入とフィルムの水への溶け出しによって、インキ皮膜３０ｂはワーク５４への転写部分の外側領域が分断され、転写滓となって水面に浮遊するか沈下する。ワーク５４の内部に位置するインキ皮膜３０ｂはマスクに転写させられる。
ワーク５４の耳部５４ｂと内面上部５４ｂへのインキ皮膜３０ｂの転写が終了したら、アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂにより縦ロッド１５Ａ、１５Ｂを互いに異なる距離上昇させて、開口を含む仮想平面Ｌを水面に対して直交する２方向に角度θ１、θ２傾斜させる。この状態で、昇降ユニット２を上昇させると、ワーク５４は上流側部分の投入時と同一の角部から順次引き上げられる（図１１（ｃ）参照）。
【００４４】
この場合、ワーク５４の耳部５４ｂ内に溜まった水や転写滓は下流側の最下方に位置する耳部５４ｂから水槽５３の下流側に落水するが、傾斜面を流れるために落水時の波打ちや水面の乱れは小さい。そのため、引上げ後の水面が落ち着くまでの時間が短い。また、ワーク５４の引上げ時に水面の上流側に浮遊する転写滓等は少ない。
その後、昇降ユニット２をワーク５４上から移動して、次工程へ搬送させ、洗浄工程でフィルムの滓等を取り除き、乾燥させ、トップコーティングして光沢させる。
また水槽５３内では、仕切り板５６を水槽５３の上流側から下流側に移動させることで、水面や水面下に浮遊する転写滓や残滓等を下流側に押しやり、水槽５３から副槽５３ｂ内に水と共に落下させる。
そして次のワーク５４について同様の工程を繰り返して、インキ皮膜３０ｂを転写させる。
【００４５】
このように本実施例によれば、ワーク５４を直交する２方向に角度θ１、θ２傾斜させた状態で転写フィルム３０に押しつけて一方の角部から投入して転写させ、そして引き上げるために、水圧による抵抗や落水が小さく、投入痕や転写しわや転写伸びを抑えて転写品質を良好にできる。しかも、水面の波立ちが小さく、転写滓や残滓の回収を短時間で行えるので、次の転写作業開始までの時間が短くて済み、転写効率を向上させることができる。
【００４６】
また、本実施例では、昇降ユニット２を定荷重ばね４で自重をキャンセルするように保持することにより、昇降ユニット２の慣性によって発生する上下移動時の振動を抑制できるので、転写時に転写フィルムの伸び縮みが低減され高精度な転写を行うことができる。そのため、特に微小の伸び縮みにより風紋状の濃淡斑などが発生しやすい精密な模様を転写する場合にも、高品質な模様を転写することができる。
また、被転写体を回動させる時には、保持板２４に設けられたエアシリンダ２３、２３により保持板２４の回動方向の振動を抑制するから、傾斜角を変化させて転写する過程で、転写フィルムの伸び縮みが低減されるので、高精度な転写を行うことができる。
【００４７】
また、本実施例では、駆動モータ８、アクチュエータ１７Ａ、１７Ｂや、駆動伝達部８ａ、などの駆動機構が支持フレーム１内に残され、転写が行われる水槽５３から離れた箇所に配置されて駆動されるから、これら駆動機構により発生しがちな、微細なゴミなどが水面上に落下しないので、ゴミの落下などによる転写不良などを防止できる。
【００４８】
また、本実施例では、保持機構３の回動を、リンク機構２０により遠隔的に行うので、保持機構３上に、アクチュエータを２つ配置して保持板２４の傾斜角を直接制御する場合に比べて、保持機構３を軽量化することができ、保持機構３の重量によりモーメントを受けるスライド部１１や支持フレーム１の負荷も低減できるから、装置全体としても、簡素かつ軽量の装置とすることができる。
【００４９】
なお、上記の説明では、被転写体である物品としてワーク５４を用いた例で説明したが、ワーク５４に限定されることなく、例えば、冷蔵庫や洗濯機、エアコン等の各種大型家庭用電化製品の扉や本体、自動車のドア、ボンネット等、各種の大型物品に適用できる。これらは、転写面積が０．２０ｍ２以上、好ましくは０．２０〜４ｍ２程度の比較的大きいものに好適に用いることができる。また、携帯電話の筺体等の小型物品にも適用できる。
【００５０】
また、上記の説明では、転写層はインキ皮膜３ｂとして説明したが、これに限定されることなく塗装膜等各種の薄膜を採用できる。
【００５１】
また、上記の説明では、ワーク５４を水面に対して傾斜状態に保持して水面に略垂直な方向に上下動させて転写を行うようにしたが、ワーク５４等の被転写体を水面または転写フィルムに略垂直に昇降させて転写しなくてもよく、例えば斜め下方に降下させて水面上の転写フィルムに押しつけて転写させ、転写終了後に斜め上方に上昇させて水面から引き上げるようにしてもよい。或いは降下と上昇の一方のみにおいて被転写体を水面または転写フィルムに略垂直に移動させ、他方では斜めに移動させて転写するようにしてもよい。
【００５２】
また、上記の説明では、上下動制御手段として、駆動モータ７、垂直送り機構５を採用した例で説明したが、これに限定されるものではない。例えば、リニアモータを用いたものでもよく、電動モータに限らず、リニア型の空圧制御機構、エアシリンダなども好適に採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例の水圧転写装置の概略構成を説明するそれぞれ正面視の部分断面説明図である。
【図２】図１のＡ視の側面説明図である。
【図３】図１のＢ視の側面説明図である。
【図４】図１のＣ視の部分断面説明図である。
【図５】図１のＤ部の詳細説明図、ならびにそのＥ視の側面説明図およびＦ−Ｆ断面図である。
【図６】本発明の実施例の保持機構の動作について説明する正面視の動作説明図である。
【図７】本発明の実施例の転写動作と保持機構の動作との関係を説明する模式説明図である。
【図８】本発明の実施例のリンク機構の動作について説明する模式的な動作説明図である。
【図９】本発明の実施例の水圧転写装置の昇降ユニットの動作について説明するための正面視の動作説明図である。
【図１０】本発明の実施例の水圧転写装置による被転写体の一例の概略形状について説明するための平面図、正面図、右側面図である。
【図１１】本発明の実施例の水圧転写装置の水圧転写工程について説明するための模式的な工程説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 支持フレーム
２ 昇降ユニット
３ 保持機構
４ 定荷重ばね（振動抑制手段）
５ 垂直送り機構（上下動制御手段）
６ 水平移動機構
７ 駆動モータ（上下動制御手段）
８ 駆動モータ
１１ スライド部
１３ 水平ロッド
１４ 回動軸
１４ａ 軸受（第２の回動支点）
１５Ａ、１５Ｂ 縦ロッド（ロッド部材）
１６ａ、１６ｂ 連結部
１７Ａ、１７Ｂ アクチュエータ（傾斜角制御手段）
２０ リンク機構（傾斜角制御手段）
２１ 固定軸
２３ エアシリンダ（振動抑制手段）
２４ 保持板
２５ 吸着パッド
２６ ユニバーサルジョイント（第１の回動支点）
３０ 転写フィルム
３０ｂ インキ被膜
５１ ワークストッカ
５２、５４ ワーク（被転写体）
５３ 水槽
５３ａ 上流端
５５ 取り付け治具
１００ 水圧転写装置
Ｌ 平面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム上に転写層を有する転写フィルムを水槽の水面に浮かべた状態で、被転写体を転写フィルムに押しつけて転写層を被転写体に転写させるようにした水圧転写装置であって、
被転写体を水面に対して傾斜角可変に保持する保持機構を有し、該保持機構を少なくとも略垂直方向に上下動させる昇降ユニットと、
該昇降ユニットに設けられたアクチュエータと、該アクチュエータの駆動力を前記保持機構に伝達して該保持機構を傾斜させるリンク機構とを有する傾斜角制御手段と、
前記昇降ユニットを介して前記保持機構に保持された被転写体を水面上の転写フィルムに押しつけるとともに水面から引き上げる上下動制御手段とを備え、
前記昇降ユニットによって、被転写体を水面上の前記転写フィルムに対して傾斜させて前記転写フィルムを転写させ、転写後に被転写体を傾斜させて水面の外に引き上げるようにしたことを特徴とする水圧転写装置。
【請求項２】
前記保持機構が、前記昇降ユニットに固定された第１の回動支点を有し、
前記昇降ユニットに設けられたリンク機構が、前記保持機構に対して水平方向に離間した第２の回動支点を有し、
前記リンク機構が、前記アクチュエータが前記第２の回動支点回りの駆動力を供給することにより、前記保持機構に前記第１の回動支点回りの駆動力を伝達する構成とされた請求項１に記載の水圧転写装置。
【請求項３】
前記傾斜角制御手段の前記リンク機構が、
前記保持機構に対して、前記第１の回動支点から水平方向に離間するとともに前記第１の回動支点を通り異なる方向に延びる直線上の位置において、それぞれ連結される２本のロッド部材を備え、
前記アクチュエータにより前記２本のロッド部材を略鉛直方向に独立に駆動することにより、前記保持機構の傾斜角を制御する請求項２に記載の水圧転写装置。
【請求項４】
前記保持機構を、前記第１の回動支点回りの一定方向に、モーメントを付勢することにより、前記保持機構の回動時の振動を抑制する振動抑制手段を設けた請求項２または３に記載の水圧転写装置。
【請求項５】
前記昇降ユニットが、
鉛直方向に定荷重ばねにより支持されている請求項１〜４のいずれかに記載の水圧転写装置。
【請求項１】
フィルム上に転写層を有する転写フィルムを水槽の水面に浮かべた状態で、被転写体を転写フィルムに押しつけて転写層を被転写体に転写させるようにした水圧転写装置であって、
被転写体を水面に対して傾斜角可変に保持する保持機構を有し、該保持機構を少なくとも略垂直方向に上下動させる昇降ユニットと、
該昇降ユニットに設けられたアクチュエータと、該アクチュエータの駆動力を前記保持機構に伝達して該保持機構を傾斜させるリンク機構とを有する傾斜角制御手段と、
前記昇降ユニットを介して前記保持機構に保持された被転写体を水面上の転写フィルムに押しつけるとともに水面から引き上げる上下動制御手段とを備え、
前記昇降ユニットによって、被転写体を水面上の前記転写フィルムに対して傾斜させて前記転写フィルムを転写させ、転写後に被転写体を傾斜させて水面の外に引き上げるようにしたことを特徴とする水圧転写装置。
【請求項２】
前記保持機構が、前記昇降ユニットに固定された第１の回動支点を有し、
前記昇降ユニットに設けられたリンク機構が、前記保持機構に対して水平方向に離間した第２の回動支点を有し、
前記リンク機構が、前記アクチュエータが前記第２の回動支点回りの駆動力を供給することにより、前記保持機構に前記第１の回動支点回りの駆動力を伝達する構成とされた請求項１に記載の水圧転写装置。
【請求項３】
前記傾斜角制御手段の前記リンク機構が、
前記保持機構に対して、前記第１の回動支点から水平方向に離間するとともに前記第１の回動支点を通り異なる方向に延びる直線上の位置において、それぞれ連結される２本のロッド部材を備え、
前記アクチュエータにより前記２本のロッド部材を略鉛直方向に独立に駆動することにより、前記保持機構の傾斜角を制御する請求項２に記載の水圧転写装置。
【請求項４】
前記保持機構を、前記第１の回動支点回りの一定方向に、モーメントを付勢することにより、前記保持機構の回動時の振動を抑制する振動抑制手段を設けた請求項２または３に記載の水圧転写装置。
【請求項５】
前記昇降ユニットが、
鉛直方向に定荷重ばねにより支持されている請求項１〜４のいずれかに記載の水圧転写装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−２９７６７８（Ｐ２００６−２９７６７８Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２０１８８（Ｐ２００５−１２０１８８）
【出願日】平成１７年４月１８日（２００５．４．１８）
【出願人】（０００００２８８６）大日本インキ化学工業株式会社 (2,597)
【出願人】（５９９１３２５８０）ディックテクノ株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１８日（２００５．４．１８）
【出願人】（０００００２８８６）大日本インキ化学工業株式会社 (2,597)
【出願人】（５９９１３２５８０）ディックテクノ株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
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