JP2018188249A - 巻取りコア - Google Patents

Abstract

【課題】静電気付着方式に用いることに好適な新規な巻取りコアを提供する。【解決手段】筒状体の表面に導電性を高める膜が形成され、外周面１１にシート状物が巻き付けられる巻取りコア１であって、前記膜は、前記筒状体の外周面１１から端面１２を介して内周面１３の端部に至るまで、連続的に形成されている巻取りコアとする。【選択図】図２

Description

本発明は、フィルム、シート、ウェブ、箔、紙等の比較的薄い材料（シート状物と言う）を巻き取るための巻取りコアに関する。

従来から、シート状物を巻き取るための巻取りコアとしては、図７に示すように、紙テープ（ロ）を螺旋状に巻き付けて円筒状に加工された紙管（イ）が使用されている。
この巻取りコアは紙製であるため、シート材などを用いて製造される製品によっては、該巻取りコアを発生源とする紙粉が原因となって歩留まりが低下することがあった。
また、この巻取りコアは絶縁性であり、例えば非常に薄いフィルム等を巻き取る過程で静電気等が発生することにより、そのフィルム等にしわや損傷が発生しやすい傾向があった。
このような紙製巻取りコアの短所を無くすために、巻取りコアを樹脂性材料により形成して紙粉の発生を抑制すると共に、その外周に導電性樹脂から成る導電層を形成して静電気の発生を抑える樹脂製巻取りコアが開発されたが、構造が複雑で形成に手間がかかと言う問題があった。（特許文献１）

更に、このような巻取りコアを使用して、シート状物を巻き取る一般的な巻取方式の場合、次のような問題がある。
即ち、前記一般的な巻取方式の場合、巻取りコアは巻取装置に回転可能にセットされ、連続的に搬送されてくるシート状物が順次巻き付けられる。なお一般的に巻取りコアは円筒状に形成されており、巻取り装置へセットされる前に、軸方向端部から内周面へ嵌め込まれるようにしてチャック治具が装着される。

チャック治具は、例えば、巻取りコアの内周面へ軸が一致するように嵌め込まれる円錐台形状の部分を有し、当該円錐台形状の側面（テーパ面）が当該内周面の軸方向端部近傍へ接触可能となるように形成される。巻取り装置は、巻取りコアに装着されたチャック治具を回転させることにより、その巻取りコアを回転させることが出来る。

また、巻取り装置に複数の巻取りコアをセットしておき、一つの巻取りコアにシート状物が十分に巻き付けられると、別の巻取りコアにシート状物の巻取りを引き継がせることも行われている。別の新たな巻取りコアにシート状物の巻取りを引き継ぐ際は、現在巻取り中のシート状物を切断した上で、その切断部近傍（シート状物の先端近傍）を新たな巻取りコアへ付着させる必要がある。

この付着を実現する一般的な方式としては、シート状物の巻取りを引き継ぐ巻取りコアに、予め両面テープ等の粘着テープを貼り付けておく方式が挙げられる。粘着テープ等を用いてシート状物の先端近傍を巻取りコアへ付着させた後は、当該巻取りコアを回転させてシート状物を逐次巻き付けることが可能である。（特許文献２）
しかし、巻取りコアへ粘着テープ等を貼り付けておく方式によれば、粘着テープの厚みによる段差によってシート状物に段差痕が形成されるという問題がある。また、粘着テープを貼り付けておくための作業負担や作業ミス等が問題となる。更に、粘着テープの消費に伴うコスト増大も問題となり得る。

特公平3-8938号公報 特開2013-151334号公報

そこで、本発明は静電気の発生を抑制できるばかりでなく、構造が簡単で比較的安価に得られる巻取りコアを提供することを目的とする。
また、本発明はシート状物の引き継ぎに際して、粘着テープを利用しない新たな引き継ぎ方式に用いて好適な巻取りコアを提供することを目的とする。

前記新たな引き継ぎ方式としては、帯電させたシート状物の静電気を利用する方式（以下、便宜的に「静電気付着方式」と称することがある。）が考えられる。この方式によれば、例えばシート状物の巻取りの引継ぎを行う際に、シート状物を一時的に帯電させて静電気を帯びた状態とし、この静電気の作用により、シート状物を新たな巻取りコアへ付着させることが可能となる。

但し、これまでの巻取りコアは、シート状物を巻き取る際に静電気の発生を抑制するように対応しているものであり、静電気付着方式による引き継ぎに用いることを考慮したものは存在していない。

本発明に係る巻取りコアは、筒状体の表面に導電性を高める膜が形成され、外周面にシート状物が巻き付けられる巻取りコアであって、前記膜は、前記筒状体の少なくとも外周面に形成されており、その表面抵抗値が10³Ω／□〜10⁹Ω／□である構成とする。

この構成によれば、巻取りコア全体を導電性材料で形成する必要が無く、その表面の所要箇所を導電性とすれば良いので、シート状物を巻き取る際の静電気の発生を抑制でき、しかも構造が簡単で比較的安価な巻取りコアを得ることが出来る。
また、巻取りコアの構成部材として、各種樹脂や紙を用いることが出来、例えば、紙を使用した場合でも、その外面を導電膜によってコーティングしているので、紙粉の発生を防止することが出来る。

更に、巻取りコアを静電気付着方式に用いた場合、前記膜は表面抵抗値が10³Ω／□〜10⁹Ω／□であるので、帯電されたシート状物の接近によって高電位となった際も、静電気放電が抑制され、それに伴う当該コアの損傷も防止される。従って、静電気によるシート状物の吸着力を向上させ、延いては巻取り精度を高めることが出来る。なお、表面抵抗値が高すぎると、シート状物の吸着力が低下し、低すぎると放電が生じる可能性が高くなる。

前記構成としてより具体的には、前記膜は、筒状体の外周面から端面を介して内周面の端部に至るまで、連続的に形成されている構成としても良い。

この構成によれば、静電気付着方式に用いた場合、導電性を高める膜が内周面ではその端部に形成されているだけであるので、帯電されたシート状物に対応する巻取りコア側の電荷は当該コアの外表面に集中する。従って、シート状物の吸着力をより向上させることが出来る。なお、導電性を高める膜が内周面全面に形成されている場合、コア側の電荷は内外面に分散される。

また、導電性を高める膜は、巻取りコアの端部の角の部分（コアの軸方向と側面とが交叉する直角部分）をカバーするように形成されているので、その角の部分がやや弧状となり、電荷の集中を緩和するので、静電気の電位が高くなった場合でもスパークの発生を抑制することが出来る。

上記構成としてより具体的には、前記膜は、導電性高分子の塗装膜である構成としてもよい。また上記構成としてより具体的には、前記膜は、前記筒状体に貼付けられた導電紙である構成としてもよい。これらの構成によれば、本発明に係る膜の形成を容易に実現することが可能となる。

更に上記構成において、前記膜は、表面抵抗値が10³Ω／□〜10⁵Ω／□である構成とすることが好ましい。この構成によれば、静電誘導による電荷の自由度が高まるので、前記膜の表面に電荷が集中し、シート状物の吸着力を高めることが出来る。

また上記構成としてより具体的には、前記内周面に、軸方向端部から内側へ進むに連れて縮径する縮径領域が設けられ、前記縮径領域に前記膜が形成された構成としてもよい。当該構成としてより具体的には、テーパー状外面を有したチャック治具が、軸方向端部から挿入されて装着される上記構成の巻取りコアにおいて、前記縮径領域は、前記テーパー状外面にフィットするように形状調節された構成としてもよい。本構成によれば、チャック治具をより安定的に装着可能になるとともに、導電性を高める膜をチャック治具へより確実に接触させることが可能となる。

本発明に係る巻取りコアによれば、シート状物の巻取り時に発生する静電気を抑制することが可能で、しかも、静電気付着方式を適用することに好適な巻取りコアを得ることが出来る。

本実施形態に係る巻取りコア１の模式的な構成図である。 巻取りコア１の模式的な断面図である。 巻取りコアＸにシート状物Ｗを巻き付けている状況の説明図である。 巻取りコア１がシート状物Ｗの巻取りを引継ぐ状況の説明図である。 巻取りコア１にシート状物Ｗを巻き付けている状況の説明図である。 変形例に係る巻取りコア１Ａの模式的な断面図である。 従来の紙製の巻取りコアの構成図である。

以下、本発明の巻取りコアを静電気付着方式による引継に適用する場合を実施形態として、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る巻取りコア１の模式的な構成図（外観斜視図）であり、図２は、巻取りコア１の模式的な断面図（中心軸を含む平面を切断面とする）である。巻取りコアは、円筒状に形成されており、巻取り装置（図３等を参照）を使って行われるシート状物の巻取りに用いられる。

巻取りコア１は、樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）により形成された筒状体（樹脂コア）に、所定の導電性高分子を塗布して塗装膜Ｆを形成したものである。樹脂コアの材料としては、PS、PE、PP、ABS、AS、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、PET、ナイロン、PVC、FRP、PC（ポリカーボネート）を、又導電性高分子としては、ポリチオフェン系、ポリアセチレン系、ポリアニリン系、ポリピロール系等を用いることが出来る。

より具体的に説明すると、巻取りコア１は、外周面１１および両側の端面１２の全体に塗装膜Ｆが形成されているとともに、内周面１３における両側の端面１２の近傍（内周面端部１３ａ）にも塗装膜Ｆが形成されている。樹脂コア自体の表面抵抗値が10¹³Ω／□以上であるの対し、塗装膜Ｆの表面抵抗値は約10⁴Ω／□となっている。外周面１１に形成された塗装膜Ｆは、端面１２に形成された塗装膜Ｆを介して、内周面１３の端部１３ａに形成された塗装膜Ｆに繋がっている。

前記表面抵抗値約10⁴Ω／□は誘起された電荷が表面に移動し易くする最も適切な値であり、これにより、シート状物を効果的に吸着することが可能である。外表面に電荷が集中すると、吸着するシート状物の先端部分と最も近い距離に電荷が集中することになるので、静電的な吸着力が強くなる。

前記表面抵抗値は約10⁴Ω／□が最も適切であるが、ほとんど帯電しない程度の表面抵抗値である10³Ω／□〜約10⁵Ω／□であれば、電荷が表面に移動し易く、強力な吸着力を発揮する。10²Ω／□以下になると、放電が起き易くなる。
また、ほぼ帯電しない程度の表面抵抗値である約10⁶Ω／□〜約10⁹Ω／□であれば、静電気付着方式に用いた場合、所定の吸着力を発揮することが可能である。しかし、帯電するが減衰する程度の表面抵抗値である約10¹⁰Ω／□以上になると、電荷の移動が十分とは言えず、所定の吸着力を得ることは難しい。

本実施形態における構成上の特徴は、巻取りコア１の内周面１３全面に塗装膜Ｆが形成されているのではなく、内周面１３の端部１３ａにしか塗装膜Ｆが形成されていないことである。なお、塗装膜Ｆは、一方の端面１２及び端部１３ａに形成されていても良い。

巻取りコア１の寸法は、一例として、長さ方向寸法が1050mm、外径寸法が167mm、厚みが7mmに設定される。また他の例として、長さ方向寸法が1050mm、外径寸法が93mm、厚みが8mmに設定される。但し巻取りコア１の寸法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、特に限定されるものではない。

また図１等に示すように、巻取りコア１の軸方向両端には、比較的高い導電性を有するチャック治具２１を着脱自在に装着することが可能である。チャック治具２１は、巻取りコア１の軸方向両端から内側へ軸が同一となるように挿入される、円錐台形状の挿入部分を有する。

この挿入部分を巻取りコア１へ挿入すると、当該挿入部分のテーパー状に形成された側面であるテーパー状外面２１ａが、内周面１３の軸方向端部へ接触する（図２のαで示す箇所を参照）。チャック治具２１が装着された状態において、巻取りコア１の外周面１１に形成された塗装膜Ｆは、端面１２および内周面１３の端部１３ａに形成された塗装膜Ｆを介して、チャック治具２１のテーパー状外面２１ａへ電気的に接続される。

巻取りコア１は、予めチャック治具２１が装着されて、巻取り装置の所定位置へ回転可能にセットされる。巻取り装置は、巻取りコア１に装着されたチャック治具２１を回転させることにより、その巻取りコア１を回転させることが出来る。また巻取り装置は、チャック治具２１を接地するように構成されており、これにより、巻取りコア１の塗装膜Ｆが間接的に接地される。なお、巻取りコア１に挿入されて装着されたチャック治具２１は、例えば巻取り装置にセットされた際に当該挿入の方向へ押圧されると、巻取りコア１の内周面１３の端部１３ａに圧接する格好となり、巻取りコア１へより強固に固定される。

本実施形態に係る巻取りコア１は、例えば図３から図５に示す巻取り装置において、シート状物Ｗを巻き取るためのコア（巻き芯）として好適に用いられる。なお当該巻取り装置は、静電気付着方式により、別の巻取りコアへシート状物の巻取りを引継ぎ可能とした巻取り装置である。

図３等に示すように巻取り装置には、シート状物Ｗを巻き取るための２本の巻取りコア（巻取りコア１、および巻取りコアＸ）がセットされる。巻取りコア１は、巻取りコアＸによるシート状物Ｗの巻取りが完了した後、シート状物Ｗの巻取りを引継ぐためのものである。当該巻取り装置においては、シート状物Ｗの搬送経路へそれぞれの外周面が近接するように、当該搬送方向上流側から順に巻取りコア１と巻取りコアＸが配置される。

当該巻取り装置に設けられた補助ローラ２２ａは、巻取りコア１に向けてシート状物Ｗを押さえる役割を果たし、補助ローラ２２ｂは、巻取りコアＸに向けてシート状物Ｗを押さえる役割を果たす。これらの補助ローラ２２ａ、２２ｂは、それぞれ、巻取りコアへのシート状物Ｗの巻き付けが円滑に行われるようにする。巻取りコアＸは、巻取りコア１と同じ構成であっても良い。

図３は、巻取りコアＸを回転させ、巻取りコアＸにシート状物Ｗを巻き付けている状況を示している。このとき、巻取りコア１および補助ローラ２２ａについては、シート状物Ｗの巻取りには関与しないため、シート状物Ｗと接触しないよう退避させていても良い。また、帯電装置２３も、この時点では未だ作動していない。図４は、巻取りコアＸによるシート状物Ｗの巻取りが終わりを迎え、巻取りコア１がシート状物Ｗの巻取りを引継ぐ状況を示している。

図４に示す状況では、補助ローラ２２ａによって巻取りコア１に向けてシート状物Ｗが押さえられる。この状況で、巻取り装置に設けた帯電装置２３が、巻取りコア１のやや上流側の位置においてシート状物Ｗを帯電させ、静電気を帯びさせる。更にその後、巻取りコア１のやや下流側の位置においてシート状物Ｗがカットされた上で、そのカットされた箇所の直前部分（上流側部分）が巻取りコア１側へ押付けられる。この押付けは、例えば可動式のブラシがシート状物Ｗを押さえる方向へ駆動することにより、実現されても良い。

この際、巻取りコア１は塗装膜Ｆの形成によって導電性が高められているため、帯電したシート状物Ｗが巻取りコア１の外周面１１から逆極性の電荷を引き寄せ、静電気的に安定して外周面１１に密着する。これにより、巻取りコア１へのシート状物Ｗの巻取りが円滑に引継がれる。なお本実施形態では、外周面１１に形成された塗装膜Ｆは、端面１２および内周面１３の端部１３ａに形成された塗装膜Ｆを介してチャック治具２１へ電気的に接続されているため、外周面１１の端部とチャック治具２１の間におけるスパークの発生は抑えられる。

このようにしてシート状物Ｗの巻取りが引継がれた後、図５に示すように、巻取りコア１によるシート状物Ｗの巻取りが開始される。図５に示す状況では、巻取りコア１を回転させ、巻取りコア１によるシート状物Ｗの巻き付けが行われている。この時点では、帯電装置２３の動作は停止されている。

また更にこの段階では、巻取りコア１の外周面１１に形成された塗装膜Ｆは、端面１２と内周面１３の端部１３ａに形成された塗装膜Ｆおよびチャック治具２１を介して接地されている。これにより、帯電したシート状物Ｗの近接によって生じた静電気が巻取りコア１に残留しないようにし、この静電気が巻取り工程やシート状物の品質に悪影響を及ぼすことを防ぐことが可能である。

以上に説明したとおり本実施形態に係る巻取りコア１は、筒状体の表面に導電性を高める膜（塗装膜Ｆ）が形成され、外周面１１にシート状物が巻き付けられる巻取りコアであって、この膜は、前記筒状体の外周面１１から端面１２を介して内周面端部１３ａに至るまで、連続的に形成されている。そのため上記説明のとおり、外周面１１に形成された塗装膜Ｆをチャック治具２１へ電気的に接続し、静電気付着方式を適用しても電気的な不具合（特に、巻取りコアにおける静電気の残留やスパークの発生）を極力防ぐことが容易である。

なお巻取りコア１においては、塗装膜Ｆの形成によって、外周面１１の導電性向上および外周面１１とチャック治具２１の電気的接続が実現される。そのため、樹脂や紙といった導電性は低いが製造コスト等の面では有利となる素材の筒状体を用いて、巻取りコア１を形成することが可能である。

又、外周面１１に形成される塗装膜Ｆは、主として、シート状物Ｗ側の静電気を利用してシート状物Ｗを引き寄せる役割を果たす。外周面１１に形成される塗装膜Ｆは、この役割を十分に果たす程度に形成されることが好ましく、外周面１１全体に満遍なく形成されることがより好ましい。

また、端面１２と内周面端部１３ａに形成される塗装膜Ｆは、主として、外周面１１に形成される塗装膜Ｆをチャック治具２１へ電気的に接続させる役割を果たす。端面１２と内周面端部１３ａに形成される塗装膜Ｆは、この役割を十分に果たす程度に形成されることが好ましい。内周面１３においては、通常、筒状体の端部近傍（チャック治具２１と接触する領域）に塗装膜Ｆを形成すれば十分であり、それより軸方向内側への形成を通常は必要としない。そのため、塗装膜Ｆを形成するために筒状体に導電性高分子を塗装する工程は、内周面１３全体に満遍なく塗装する場合に比べて容易である。

また本実施形態では、前記膜として導電性高分子の塗装膜Ｆが採用されているが、その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲における種々の膜が採用され得る。例えば前記膜は、前記筒状体に貼付けられた導電紙であっても良い。紙製の筒状体（紙管）を用いて本発明に係る巻取りコアを形成する場合においても、前記膜として、導電性高分子の塗装膜を採用してもよく、当該筒状体に貼付けられる導電紙を採用してもよい。この導電紙としては、紙材にカーボンを練り込んだものを使用することが出来る。

また本実施形態に係る巻取りコア１の変形例の一つとして、図６（図２と同様の視点による断面図）に示す構成の巻取りコア１Ａが挙げられる。この巻取りコア１Ａは、内周面１３に、軸方向端部から内側へ進むに連れて縮径する縮径領域が設けられ、この縮径領域に塗装膜Ｆが形成されている。

この縮径領域は、チャック治具２１のテーパー状外面２１ａにフィットするように形状調節されている。そのため、テーパー状外面２１ａと巻取りコア１Ａの内周面との間で良好な面接触を得ることができ、その分、チャック治具２１をより安定的に装着し得るとともに、内周面１３に形成された塗装膜Ｆをチャック治具２１へより確実に接触させ、安定的な電気的接続を得ることが可能である。

前記巻取りコア１の塗装膜Ｆは、例えば、前記導電性高分子を満たしたタンクに巻取りコア１を内周面１３に至る手前まで漬けることにより、コア１の外周面から端面に塗装膜Ｆを形成し、内周面端部１３ａには、前記導電性高分子を含ませた筆等の塗布手段により当該導電性高分子を塗り付けることにより、端面の塗装膜と一連の塗装膜Ｆを形成している。

従って、外周面１１から端面１２に至る角の部分１２ａの塗装膜Ｆは断面直角にならず弧状に近い形状となる。このため、誘起された電荷は角の部分１２ａに集中せず、この部分の電位が特別に高くなることを防止する。外周面１１にのみ塗装膜Ｆを形成するとその側面は端面１２と面一となるため、外周面１１に形成された塗装膜Ｆはその端面が直角に近い形状となり、この部分に電荷が集中し、ここからスパークし易くなる。

また、塗装面Ｆは、内周面１３の端部１３ａまでであるので、内周面１３全体を塗装する場合に比して導電性高分子の使用量を大幅に減少させることが出来る。
しかも、誘起電荷は外周面側に生じ、内周面側には余り生じないので、外周面側に電荷が集中して、シート状物Ｗを吸着する力が強くなる。従って、シート状物Ｗに与える帯電装置からの帯電量が抑えられると言う利点がある。

本発明の他の実施形態としては、前記円錐台形のチャック治具２１に代えて、円柱状の導電性貫通シャフトを用いることが考えられる。即ち、貫通シャフト（図示せず）は巻取りコア１の内周面１３とほぼ同径であり、一部に外径寸法が拡大調整出来る可動部を有する。この可動部は前記コア１に挿通された際、コア１の内周面端部に対応し、その拡大調整によって、当該コア１を保持する。従って、貫通シャフトが回転すると、コア１もこの動作に伴って回転することになる。

この場合、導電性の可動部はコア１の内周面端部１３に形成された塗装膜Ｆと電気的に接続されるので、コア１の外周面１１の塗装膜Ｆは導電性貫通シャフトを介してアースされる。外周面１１及び内周面１３の塗装膜Ｆは端面１２に形成された塗装膜Ｆによって電気的に接続されているが、コア１の内外面を貫通する貫通孔を設けて、この貫通孔に導電材を充填し、外周面１１と内周面１３とを電気的に接続すれば、端面１２の塗装膜Ｆは不要となる。

更に他の実施形態としては、コア１の端面１２に凹凸を形成し、この凹凸に係合する係合部を形成した変形チャック治具（図示せず）を設け、チャック治具２１に代えて用いても良い。この場合、塗装膜Ｆはコア１の外周面と端面１２の凹凸形成面（特に係合部と係合する面）に設けておけば、外周面１１の塗装膜Ｆはその端面を介してアースされるので、コア１の内周面１３には塗装膜Ｆを形成する必要がない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の構成は上記実施形態に限られず、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

本発明は、シート状物の巻取りに用いる巻取りコアに利用可能である。

１、１Ａ、Ｘ 巻取りコア
１１ 外周面
１２ 端面
１２ａ 端面
１３ 内周面
１３ａ 内周面端部
２１ チャック治具
２１ａ テーパー状外面
２２ 補助ローラ
２３ 帯電装置
Ｆ 塗装膜
Ｗ シート状物

Claims (7)

1. 筒状体の表面に導電性を高める膜が形成され、外周面にシート状物が巻き付けられる巻取りコアであって、
   前記膜は、少なくとも外周面に形成されており、その表面抵抗値が10³Ω／□〜10⁹Ω／□であることを特徴とする巻取りコア。
2. 前記膜は、筒状体の外周面から端面を介して内周面の端部に至るまで、連続的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の巻取りコア。
3. 前記膜は、導電性高分子の塗装膜であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の巻取りコア。
4. 前記膜は、前記筒状体に貼付けられた導電紙であることを特徴とする請求項１に記載の巻取りコア。
5. 前記膜は、表面抵抗値が10³Ω／□〜10⁵Ω／□であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の巻取りコア。
6. 前記内周面に、軸方向端部から内側へ進むに連れて縮径する縮径領域が設けられ、前記縮径領域に前記膜が形成されたことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の巻取りコア。
7. テーパー状外面を有したチャック治具が、軸方向端部から挿入されて装着される請求項６に記載の巻取りコアであって、
   前記縮径領域は、前記テーパー状外面にフィットするように形状調節されたことを特徴とする巻取りコア。