JP3795009B2

JP3795009B2 - グラビア製版ロール研磨用砥石及び該砥石を用いた研磨方法

Info

Publication number: JP3795009B2
Application number: JP2002347582A
Authority: JP
Inventors: 信一藤原; 実本田; 淳山本
Original assignee: 日本特殊研砥株式会社
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: JP2004181536A; WO2004050306A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グラビア製版銅メッキロールの製版工程において、銅メッキ製版ロールの研磨に使用する砥石と、それを用いた研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、グラビア製版工程における製版ロールの研磨では、円筒状の製版ロールの両端を回転軸に固定して回転させ、その表面に外径約２００ｍｍ、穴径約５０ｍｍ、厚み５０〜１００ｍｍの円盤状（使用面が真円である円柱状）の研磨砥石を回転させた状態で砥石中心付近を押し当て、研磨面に研削液をかけながら往復運動させることにより研磨を行う方法が用いられてきているが、このような加工方式では、ロール状の被研磨材と円盤状の砥石が線に近い状態で接触することになる。
【０００３】
製版ロールの研磨工程で使用する砥石については、初期に粗い粒度の砥石を用いることにより、製版ロールの寸法や形状を整える研磨をレジノイド砥石もしくはＰＶＡ系多孔質弾性砥石にて行う。そして、工程が進むに従い、砥石の粒度を細かくして研磨を行い、最終的にはバフもしくは微細な粒度のＰＶＡ系多孔質弾性砥石による研磨で鏡面に仕上げるものが一般的である。
【０００４】
ところで、上記の加工方式において、砥石使用面の全幅を製版ロールに押し当てて往復運動を行うと、砥石外周部によって製版ロールにらせん状の研磨条痕（送りマーク）が往復とも入り、研磨が進むに従い等間隔でらせん状の模様が現れる。このため、砥石をやや傾斜させ砥石の使用面の一部（半径部分）だけが製版ロールに接触する状態で往復運動をさせる加工方式も一般的に用いられている。これは、往復運動させた時に外周部が先頭になる方向と、内周部が先頭になる方向を生じさせて、外周部が先頭のときに、外周部によりできた条痕を内周部で消しながら研磨させ、らせん状の送りマークがつきにくくするためである。
【０００５】
しかし、こうした研磨方法でも、らせん状の送りマークが完全に消えることはなく、最終工程でのバフ工程で送りマークが取れずに残ってしまうと印刷物にスジが入るという問題があるため、バフ工程の時間がかかっているのが現状である。そこで、この問題点を解決するための研磨砥石および研磨方法がいくつか提案されてきている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２４９３５号公報
【０００７】
この特許文献１に開示されている研磨砥石は、使用面が４角乃至２０角の多角形状になっているものであるが、このような多角形状の使用面を有した砥石の場合、使用面上にて砥石の回転中心軸を通って回転軸と直交する直線を引いた際、外周部との２つの交点間の距離（砥石部の長さ）が常に一定の長さでないため、すなわち砥石と製版ロールの接触長さが変化するため、一定圧の全荷重がかかった状態で研磨を行っても、使用面における単位長さ当たりの荷重が変動することになるため、らせん状の送りマークは解消できるものの、荷重変動による研磨ムラや振動が生じやすい。
【０００８】
このように、外周形状が真円や多角形の砥石を用いた加工方式では、研磨時にスジ状のらせん模様（送りマーク）が入ったり、研磨ムラや振動が生じたりしてクロムメッキ前に適切な仕上げ面が得られないという問題点があり、後工程のバフ研磨によりこの模様を除去するために多大な時間がかかったり、バフ工程が省略されたラインで、後工程であるクロムメッキの後にスジ状の模様が浮き上がって現れることがある等の問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本発明の課題は、送りマークを軽減し、かつ、研磨ムラや振動をなくすことを可能とした形状を有したグラビア製版ロール研磨用砥石、並びにこの砥石を用いたグラビア製版ロールの研磨方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明者等は鋭意検討を行った結果、砥石の形状を、使用面と製版ロールとの接触長さが常に一定となる非円形の形状とした場合に、らせん状の送りマークや研磨ムラや振動の発生を有効に防ぐことができ、クロムメッキ前に最適な仕上げ面が得られることを見い出して本発明を達成した。すなわち、従来の真円形の砥石を回転させると、砥石の外周部でらせん状の送りマークが入るが、本発明の砥石を回転させた際には、その外周部が通る軌跡は、砥石の回転中心軸からの最長幅（最大半径）の位置と最短幅（最小半径）の位置の間で常に軌跡が変化するために、砥石が製版ロール上を回転する際、研磨の先端部分となる砥石外周部の軌跡が変化することにより、送りマークを拡散させる効果が得られ、本発明の砥石を用いて研磨を行った後のグラビア製版ロールは、最終工程のバフ工程で容易に送りマークを取ることができる。
【００１１】
前記課題を解決可能な本発明のグラビア製版ロール研磨用砥石は、グラビア製版工程における製版ロールを研磨する際に使用される実質的に円盤状の砥石であって、砥石の回転中心軸を中心とする位置には貫通孔が設けられており、砥石の使用面の外周形状が、３６０°／２ｎ（ただし、ｎは３、５、７、９又は１１のいずれかの数である）の回転角度ごとに極大半径部と極小半径部が交互にｎ個箇所ずつ存在するようにして連続的に半径が変化した非円形状であり、しかも、回転中心軸を通って当該回転中心軸と直交する線方向の前記砥石の全幅が常に一定の長さであることを特徴とする。尚、本願明細書において「使用面」とは、グラビア製版ロールと接触させる砥石の平面部分をいう。
【００１２】
又、本発明は、上記の特徴を有したグラビア製版ロール研磨用砥石において、極大半径部における最大半径ｒ_max.と、極小半径部における最小半径ｒ_min.とが、ｒ_min.＝（０．８０〜０．９７）×ｒ_max.の関係を満たすことを特徴とするものでもある。
【００１３】
更に本発明は、上記の特徴を有したグラビア製版ロール研磨用砥石において、使用面における貫通孔の形状が、使用面の外周形状に対応した非円形状であり、回転中心軸と直交して外側方向に向かって延びる直線上における使用面の幅が砥石の全周に渡って常に一定の長さであることを特徴とするものでもある。
【００１４】
又、本発明は、上記の特徴を有したグラビア製版ロール研磨用砥石において、砥石が砥粒として炭化ケイ素及びアルミナのいずれか一方を含み、しかも平均砥粒径が２〜７０μｍ（ＪＩＳＲ６００１−１９９８によるＦ２２０〜＃６０００相当）であり、砥粒率が５〜２０体積％であり、ボンド率が５〜２５体積％であることを特徴とするものでもある。
【００１５】
更に本発明は、グラビア製版工程の製版ロールの研磨において、砥石として上記の砥石を用いることを特徴とするグラビア製版ロールの研磨方法でもある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のグラビア製版ロール研磨用砥石の好ましい一例における形状を図面に示して本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１（ａ）は、本発明の砥石の好ましい一例における使用面形状を示す正面図であり、（ｂ）は右側面図であり、この砥石における極大半径部と極小半径部の数（ｎ）は３である。尚、図面中のｒ_max.は、極大半径部における最大半径であり、ｒ_min.は、極小半径部における最小半径である。
図１（ａ）（ｂ）に示されるように、本発明の砥石１は実質的に円盤状の形状を有し、その回転中心軸の位置には貫通孔２が存在しており、砥石の使用面の外周が真円ではなく非円形形状になっており、使用面の外周には一定の回転角度ごとに極大半径部と極小半径部が交互に存在して砥石の半径（回転中心軸から外周端までの距離）が連続的に変化している。この際、本発明では、使用面の外周にそれぞれｎ個の極大半径部と極小半径部が交互に３６０°／２ｎ（ただし、ｎ＝３、５、７、９又は１１、望ましくはｎ＝３、５、７）の回転角度ごとに存在しており、図１の砥石ではそれぞれ３個ずつの極大半径部と極小半径部が６０°の回転角度ごとに交互に存在している。本発明の砥石では、極大半径部と極小半径部の数ｎは、３、５、７、９又は１１であり、ｎ＝１３以上では外周部が真円の形状に近くなって送りマークを軽減する効果が小さくなり、ｎ＝１では砥石の回転時におけるバランスが悪くなって好ましくない。又、極大半径部と極小半径部の位置が等回転角度ごとでない場合は、回転時に砥石のアンバランスが生じることになる。
尚、本発明では、図１（ａ）に示されるようにして、一般的には極大半径部における半径（回転中心軸から外周端までの距離）が全て同じ長さで、しかも極小半径部における半径が全て同じ長さであるが、これに限定されるものではなく、極大半径部における半径がそれぞれ異なっていても、極小半径部における半径がそれぞれ異なっていても良い。
【００１７】
しかも、本発明のグラビア製版ロール研磨用砥石にあっては、回転中心軸を通って回転軸と直交する線方向の砥石の全幅Ｗ、すなわち、砥石の回転中心軸を通って回転軸と直交する直線を引いた際に外周部と交わる２つの交点間の直線距離が、砥石のどの位置においても常に一定の長さになっており（図１参照）、これにより、本発明の砥石を用いて製版ロールを研磨する際、製版ロールとの接触部の長さ（線接触における接触長さ）が常に一定になり、研磨時の単位長さ当たりの荷重が常に安定し、研磨ムラや振動を生じることなく研磨が行える。
【００１８】
本発明では、極大半径部と極小半径部の差を自由に設定することが可能であるが、最大半径ｒ_max.と最小半径ｒ_min.がｒ_min.＝（０．８０〜０．９７）×ｒ_max.の関係を満たすことが好ましく、より望ましくは、ｒ_min.＝（０．８５〜０．９５）×ｒ_max.の関係を満たす。これを、一般的な外径２００ｍｍの砥石に当てはめてみると、ｒ_max.＝１００ｍｍの場合、ｒ_min.＝８０〜９７ｍｍとなり、最大半径と最小半径との差（ｒ_max.−ｒ_min.）は２０〜３ｍｍとなる。この際、ｒ_max.−ｒ_min.が２０ｍｍを超えると砥石体積が減少し、研磨時の砥石の磨耗が早くなり、逆に、ｒ_max.−ｒ_min.が３ｍｍ未満であると砥石の形状が真円に近い状態となり、従来の真円の砥石と同様の研磨ムラが生じることになる。ところで、図１に例示した本発明の砥石の場合、ｒ_min.＝０．９×ｒ_max.である。
【００１９】
本発明の砥石の回転中心軸の位置に設けられる貫通孔２の開口形状は、図１（ａ）に示されるような円形のものに限定されるものではなく、砥石の外径形状に対応した非円形形状、すなわち、極大半径部の位置に貫通孔２の極大半径部が存在し、極小半径部の位置に貫通孔２の極小半径部が存在する形状で、砥石の回転中心軸と直交して外側方向に向かって延びる直線上における使用面の幅が砥石の全周に渡って常に一定の長さであっても良い。
【００２０】
図２に例示した本発明のグラビア製版ロール研磨用砥石は、図１に示した砥石と外径形状は同じ（ｎ＝３）であるが、貫通孔２の形状が真円ではなく、砥石の外径形状に対応した非円形形状になっており、砥石の全幅Ｗが全周に渡って常に一定であると同時に、砥石の回転中心軸と直交して外側に向かって延びる直線方向の使用面の幅ｗも全周に渡って常に一定の長さになっている（図２（ａ）参照）。尚、（ａ）は砥石の正面図であり、（ｂ）は右側面図である。
この図２の砥石の場合も、図１の砥石と同様に、単位長さ当たりの荷重が一定であり、砥石の回転バランスも良く、砥石が振動しないため研磨ムラがほとんど目立たない研磨面が得られる。
【００２１】
図３には、極大半径部と極小半径部の数ｎが５で、貫通孔２の形状が真円である、本発明のグラビア製版ロール研磨用砥石が示されており、（ａ）は砥石の正面図で、（ｂ）は右側面図であり、回転中心軸を通り、かつ回転軸と直交する直線方向の砥石の全幅Ｗは、砥石のどの位置でも常に一定の長さになっている。
又、図４には、極大半径部と極小半径部の数ｎが５で、貫通孔２の形状が砥石の外径形状に対応した形状である、本発明のグラビア製版ロール研磨用砥石が示されており、（ａ）は砥石の正面図で、（ｂ）は右側面図であり、この砥石においては、回転中心軸を通って回転軸と直交する直線方向の砥石の全幅Ｗだけでなく、砥石の回転中心軸と直交して外側方向に向かって延びる直線上における使用面の幅ｗも全周に渡って常に一定の長さになっている。
【００２２】
尚、グラビア製版ロールの研磨においては、しばしば、製版ロールの研磨面に対して砥石の回転軸が傾斜するようにして研磨を行うことがなされてきており、この場合に適した本発明の砥石としては、図５に示されるものが挙げられる。この図５の砥石は、図１の砥石と同様の形状の外周形状を有しているが、研磨機への取り付け側の面（図５（ｂ）における右側の面）は平面であるのに対して、反対側に位置する製版ロールと接触する使用面が、貫通孔２の開口面と同一平面上になく、回転軸側の砥石の厚みの方が外周側の砥石の厚みよりも大きなものとなっている。
図６（ａ）は、図１〜図４の砥石１を用いて製版ロール３を研磨する際の状態を示す図であり、図６（ｂ）は、図５の砥石１を用いて製版ロール３を研磨する際の状態を示す図である。図６（ｂ）の状態で使用される本発明の砥石の場合、製版ロール３の回転軸と砥石１の回転軸のなす角度θが８９〜８５°、好ましくは８９〜８７°となるように傾斜していることが好ましい。
【００２３】
本発明の砥石の砥粒率は５〜２０体積％、望ましくは５〜１５体積％、ボンド率は５〜２５体積％、望ましくは１０〜２０体積％である。この際、砥粒率が５体積％以下では、砥粒数が少ないので研削力不足が起こり、逆に２０体積％を超えると、目詰まり、スクラッチを生じやすくなる。又、ボンド率が５体積％未満であると、砥粒の保持力が不足して砥粒の脱落が激しく、磨耗大となり、ボンド率が２５体積％を超えると、保持力が強くなりすぎて、目詰まりを生じる。
尚、本発明の砥石における砥粒としては、炭化ケイ素あるいはアルミナが好適であり、その平均径は２〜７０μｍである。この際、砥粒の平均径が２μｍ未満の場合には研削力不足が起こり、７０μｍを超えると研削力はあるが、研磨面が粗くなりすぎて次工程で適切な研磨面が得られなくなる。
【００２４】
本発明のグラビア製版ロール研磨用砥石を製造する際には、まず、上記の砥粒と、１０〜２０％ポリビニルアルコール水溶液、レゾールタイプのフェノール樹脂を混合攪拌し、デンプン等の気孔剤やポリビニルアルコールのアセタール化のためのホルマリンや塩酸、硫酸等の触媒を混合する。そして、混合した処理物を所定の型に流し込んで、４０〜６０℃で６〜４８時間反応固化させる。
さらに、未反応物を水洗し、６０〜１１０℃で４８時間以上乾燥させる。反応を終了させるため、１５０〜２４０℃で３〜１２時間アフターキュアーする。
得られた砥石は、その後、所定の形状に成形する。
【００２５】
前述の砥石を用いて製版ロールの研磨を行う本発明の研磨方法においては、円筒型研削機等の一般的なグラビアロール研磨機に取り付け、砥石回転数、荷重、砥石往復運動速度、製版ロール回転数、研削液量等を調整して研磨を行う。
以下、実施例を示して本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２６】
【実施例】
（砥石の製造）
重合度１７００のポリビニルアルコール（クラレ製）の１５％水溶液１２００ｇ、レゾールタイプのフェノール樹脂（固形分６５％‐住友デュレス製）５００ｇ、砥粒として炭化ケイ素の＃２０００（平均径７μｍ）を８００ｇ、分散用の水８５０ｇをミキサーで混合攪拌する。さらに気孔剤としてデンプン１８０ｇ、アセタール化のためのホルマリン（濃度３７％）７０ｇ、触媒として、塩酸（濃度３５％）７０ｇを加えてさらに混合攪拌する。
所定の型（外径φ２２０ｍｍ程度）に流し込んで、５０℃で２４時間反応固化させる。型から取り出して、未反応物を水洗し、８０〜１１０℃で４８時間乾燥する。さらに、反応を完了させるため、２００℃で１０時間アフターキュアーする。できた砥石を外径２００ｍｍ、内径５０ｍｍ、厚さ５０ｍｍに成形する。なお、外周部は、場合によって内周部もＮＣフライス盤で加工する。
できた砥石の嵩比重は０．４７、砥粒率９体積％、ボンド率１４体積％（砥粒比重３．２、ボンド比重１．３として計算）であった。
【００２７】
（研磨テスト）
下記条件にて研磨テストを実施し、目視検査を行った。その後、バフ研磨、クロムメッキの工程を経て、最終製品の表面状態を観察した。
研磨条件
研磨機：円筒鏡面研削盤（ミラック製）
被研磨ロール：鉄製ロールに硬質銅メッキ（Ｈｖ２２０）を施したもの
被研磨ロール寸法： φ１６０ｍｍ×６００ｍｍＬ
砥石回転数：８５０ｒｐｍ
砥石送り速度：１３００ｍｍ／ｍｉｎ．
ロール回転数：２００ｒｐｍ
荷重：３０ｋｇ
パス回数：２往復
研削液：水
この研磨テストの結果を以下の表１に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
表１の結果より、良好な結果が得られるのは、ｎ＝３〜１１で、（ｒ_max.−ｒ_min.）／ｒ_max.＝０．０３〜０．２の範囲であり（実施例１〜５参照）、上記の条件での研磨テストにおいては、貫通孔の形状が円形のものと砥石外径の類似形のもの共に、結果は良好であった。
しかし、本発明の範囲外であるｎ＝１３のもの（比較例４）や、（ｒ_max.−ｒ_min.）／ｒ_max.＝０．０２のもの（比較例３）は、研磨部が真円状の砥石（比較例１）と同様で、研磨後にらせん状の模様が見られた。また、（ｒ_max.−ｒ_min.）／ｒ_max.＝０．２５のもの（比較例２）は、らせん状模様の発生が無く、Ｃｒメッキ後の検査も良好であるが、砥石の使用面の面積が少ないため、同一の荷重に対する単位面積当たりの圧力が高くなる。そのため、研磨量は多いが、研磨時の砥石磨耗が著しく、かつ表面粗さも粗くなることが確認された。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のグラビア製版ロール研磨用砥石は、回転中心軸を通って回転軸と直交する直線方向の砥石の全幅がどの位置であっても常に一定の長さであるので、製版ロールとの接触面積が変動せず、研磨時の圧力が常に安定し、しかも、砥石の回転バランスが非常に良いので、これを用いて製版ロールの表面研磨を行った際に、らせん状の送りマークの発生のない良好な仕上げ面が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の砥石の好ましい一例（ｎ＝３、貫通孔の形状：真円）における外観を示す図であり、（ａ）は正面図で、（ｂ）は右側面図である。
【図２】本発明の砥石の好ましい一例（ｎ＝３、貫通孔の形状：砥石外径の類似形）における外観を示す図であり、（ａ）は正面図で、（ｂ）は右側面図である。
【図３】本発明の砥石の好ましい一例（ｎ＝５、貫通孔の形状：真円）における外観を示す図であり、（ａ）は正面図で、（ｂ）は右側面図である。
【図４】本発明の砥石の好ましい一例（ｎ＝５、貫通孔の形状：砥石外径の類似形）における外観を示す図であり、（ａ）は正面図で、（ｂ）は右側面図である。
【図５】製版ロールの研磨面に対して砥石の回転軸が傾斜するようにして研磨を行う際に適した本発明の砥石の好ましい一例における外観を示す図であり、（ａ）は正面図で、（ｂ）は右側面図である。
【図６】（ａ）は、図１〜図４の砥石１を用いて製版ロール３を研磨する際の状態を示す図であり、（ｂ）は、図５の砥石１を用いて製版ロール３を研磨する際の状態を示す図である。
【符号の説明】
１砥石
２貫通孔
３製版ロール
ｒ_max. 最大半径
ｒ_min. 最小半径
Ｗ砥石の全幅
ｗ使用面の幅

Claims

グラビア製版工程における製版ロールを研磨する際に使用される実質的に円盤状の砥石であって、前記砥石の回転中心軸を中心とする位置には貫通孔が設けられており、前記砥石の使用面の外周形状が、３６０°／２ｎ（ただし、ｎは３、５、７、９又は１１のいずれかの数である）の回転角度ごとに極大半径部と極小半径部が交互にｎ個箇所ずつ存在するようにして連続的に半径が変化した非円形状であり、しかも、前記回転中心軸を通って当該回転中心軸と直交する線方向の前記砥石の全幅が常に一定の長さであり、前記極大半径部における最大半径ｒmax.と、前記極小半径部における最小半径ｒmin.とが、ｒmin.＝（０．８０〜０．９７）×ｒmax.の関係を満たすことを特徴とするグラビア製版ロール研磨用砥石。
前記使用面における前記貫通孔の形状が、当該使用面の外周形状に対応した非円形状であり、前記回転中心軸と直交して外側方向に向かって延びる直線上における前記使用面の幅が砥石の全周に渡って常に一定の長さであることを特徴とする請求項１に記載のグラビア製版ロール研磨用砥石。
前記砥石が砥粒として炭化ケイ素及びアルミナのいずれか一方を含み、しかも平均砥粒径が２〜７０μｍであり、砥粒率が５〜２０体積％であり、ボンド率が５〜２５体積％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のグラビア製版ロール研磨用砥石。
グラビア製版工程の製版ロールの研磨において、砥石として請求項１〜３に記載の砥石を用いることを特徴とする研磨方法。