JPH09174800A - グラビア彫刻機の彫刻ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 深さおよび幅の大きなセルを連続して彫刻し
た場合等においても、引き続いて彫刻するセルの深さお
よび幅を正確に制御することができる彫刻ヘッドを提供
することを目的とする。 【解決手段】 彫刻ヘッド４０は、その一端が固定され
た軸体７０と、軸体７０のに支持されその先端にダイヤ
モンドの針（バイト）６２を有するスタイラス６３と、
コイル６８が巻回されたロータ６０と、ロータ６０に対
して磁界を与えるステータ６４と、ステータ６４に磁力
を付与するための永久磁石６５とを有し、コイル６８に
対して彫刻信号を印加して交番磁界を発生させることに
より、ロータ６０をスタイラス６３とともに数ＫＨｚの
周波数で振動させて彫刻を行う。軸体７０のうち、少な
くともロータ６０を支持する支持部７０ｂは、非磁性金
属により構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、グラビアシリン
ダの表面にセルを彫刻するためのグラビア彫刻機の彫刻
ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】グラビア彫刻機は、表面に銅メッキが施
された円筒状のグラビアシリンダを回転させながら、こ
のグラビアシリンダの表面にセルと呼ばれる微少な凹部
を形成することにより、グラビア印刷に使用する凹版を
制作する装置である。そして、セルの深さと幅（面積）
とによって、当該セルに充填されるインキの量が制御さ
れ、印刷濃度が表現されるようになっている。

【０００３】グラビアシリンダの表面にセルを形成する
ためには、彫刻ヘッドが使用される。この彫刻ヘッド
は、その一端が固定部に固定された軸体と、軸体の他端
に支持されその先端にダイヤモンドの針（バイト）を有
するスタイラスと、軸体の中間部に支持されその周囲に
コイルが巻回されたロータと、ロータに対して磁界を与
えるステータとを有し、ロータのコイルに対して彫刻信
号を印加して交番磁界を発生させることにより、ロータ
をスタイラスとともに数ＫＨｚの周波数で振動させるよ
うに構成されている。

【０００４】図５（ｃ）は、彫刻ヘッドに印加される彫
刻信号の波形を示したものであり、スタイラスの変位波
形に相当している。この波形信号は、図５（ａ）に示す
高周波のキャリー信号に、図５（ｂ）に示す濃度信号波
形を重畳することにより得られる。このような彫刻信号
を彫刻ヘッドのコイルに印加することにより、図５
（ｄ）に示すように、濃度信号に対応する深さおよび幅
のセルをグラビアシリンダの表面に彫刻することができ
る。なお、図５（ｃ）における一点鎖線Ｓがグラビアシ
リンダの表面に相当している。

【０００５】図６は、彫刻ヘッドを振動させるための駆
動機構の概要を示す平面図である。この図に示すよう
に、軸体２に支持されたロータ４の左右端近傍には、仮
想線で示すコイル６が巻回されている。また、ロータ４
の周囲にはステータ７が配設されており、このステータ
７の側部にはステータ７に磁力を付与するための永久磁
石８が配置されている。この構成において、コイル６に
正方向の電流を印加した場合には、図６（ａ）において
矢印９ａで示すような磁束の流れが発生し、ロータ４は
時計方向にわずかな角度だけ回転する。また、コイル６
に負方向の電流を印加した場合には、図６（ｂ）におい
て矢印９ｂで示すような磁束の流れが発生し、ロータ４
は反時計方向にわずかな角度だけ回転する。

【０００６】このような彫刻ヘッドにおいては、一端が
固定された軸体２をロータ４とともに回動させることに
よりスタイラスを往復振動させる構成であるため、軸体
２は適度のねじれ弾性を有することが要求される。この
ため、軸体２の材質としては、従来、炭素鋼（例えばＳ
ＵＰ７）が使用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の彫刻
ヘッドにおいて、深さおよび幅の大きなセルを連続して
彫刻するためコイル６に連続して高い彫刻信号を印加し
た場合、これらのセルの彫刻後に引き続いて彫刻するセ
ルの深さおよび幅が、所望の大きさより大きくなるとい
う現象が発生することが本発明者の研究により判明し
た。この現象は、次のような理由によるものと推察され
る。

【０００８】すなわち、従来の彫刻ヘッドにおいては、
軸体２として、２００〜３５０Ａ／ｍ程度の大きな保磁
力を有する炭素鋼を使用していることから、コイル６に
正方向に大きな電流を連続して印加した場合、図６
（ａ）における矢印１０ａで仮想的に示すように、炭素
鋼よりなる軸体２がこの電流によりコイル６で発生する
大きな磁束によって磁化してしまう。このため、続いて
負方向の電流を印加しても、図６（ｂ）に矢印１０ｂで
仮想的に示すように、負方向の電流によりコイル６で発
生する磁束と逆方向の磁束が軸体２に残存し、これによ
り発生するヒステリシスによって上記の現象が生じるも
のと推察される。

【０００９】このような現象が発生した場合には、グラ
ビアシリンダに実際に彫刻されるセルの深さおよび幅が
彫刻信号と対応しないものとなってしまうことから、こ
のグラビアシリンダを使用した印刷時に、印刷むらが発
生するという問題点がある。

【００１０】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、深さおよび幅の大きなセルを連続して
彫刻した場合等においても、引き続いて彫刻するセルの
深さおよび幅を正確に制御することができる彫刻ヘッド
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、グラビアシ
リンダの表面にセルを彫刻するための彫刻ヘッドであっ
て、少なくともその一端が固定部に固定されたねじれ弾
性を有する軸体と、前記軸体に支持されたロータと、前
記ロータの周囲に配設され、前記ロータに対して磁界を
与えるステータと、前記ロータに対し交番磁界を印加す
ることにより、前記ロータに前記軸体を中心とした回動
方向への往復駆動力を付与する駆動手段と、前記軸体に
接続され、その先端にセル彫刻用の硬質バイトが固着さ
れたスタイラスとを備え、前記軸体の少なくとも前記ロ
ータの支持部分を非磁性金属により構成したことを特徴
とする。

【００１２】なお、この明細書で述べる「非磁性金属」
とは、その保磁力が零に近いもののみではなく小さいも
のをも含む。非磁性金属の保磁力としては７０Ａ／ｍ以
下が好ましく、７Ａ／ｍ以下が特に好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１４】先ず、この発明に係る彫刻ヘッドを適用す
るグラビア彫刻機について説明する。図１はグラビア彫
刻機の正面図であり、図２はその平面図である。

【００１５】このグラビア彫刻機は、ベッド３０と、ベ
ッド３０の上面に固定された主軸台３１と、主軸台３１
と対向して配置された芯押し台３２と、彫刻ヘッド４０
を有するテーブル３３とを備える。

【００１６】主軸台３１の主軸４１は、同期ベルト４２
を介して駆動モータ４３と連結しており、駆動モータ４
３の駆動により高速に回転する。一方、芯押し台３２
は、同期ベルト４４を介して駆動モータ４５の駆動を受
けるボールねじ４６と連結しており、ベット３０の上面
に配設された一対のガイドレール４７に沿って図１およ
び図２における左右方向に移動可能に構成されている。
また、芯押し台３２のセンタ４８は、リンク機構を介し
てエアシリンダ４９と連結しており、エアシリンダ４９
の駆動により主軸台３１の主軸４１に対して接離可能に
構成されている。このため、図１において二点鎖線で示
すグラビアシリンダＧは、主軸４１とセンタ４８とによ
り支持されて高速に回転する。

【００１７】テーブル３３は、駆動モータ５１の駆動を
受けるボールねじ５２と連結しており、ベッド３０の上
面に配設された一対のガイドレール５３に沿って図１お
よび図２における左右方向に移動可能に構成されてい
る。また、彫刻ヘッド４０は、駆動モータ５４の駆動を
受けるボールねじ５５と連結しており、テーブル３３の
上面に配設された一対のガイドレール５６に沿って図２
における上下方向に移動可能に構成されている。このた
め、彫刻ヘッド４０は、グラビアシリンダＧに近接した
状態で、その表面に沿って移動可能な構成となってい
る。

【００１８】次に、この発明に係る彫刻ヘッド４０につ
いて説明する。図３はこの発明に係る彫刻ヘッド４０の
要部を示す斜視図であり、図４はそのロータ６０付近を
拡大して示す斜視図である。

【００１９】この彫刻ヘッド４０は、その一端がテーブ
ル３３における固定部６１に固定された軸体７０と、軸
体７０の他端に支持されその先端にダイヤモンドの針
（バイト）６２を有するスタイラス６３と、軸体７０の
支持部７０ｂに支持されたロータ６０と、ロータ６０の
周囲に配設され、ロータ６０に対して磁界を与えるステ
ータ６４と、ステータ６４に磁力を付与するための永久
磁石６５とを有する。

【００２０】ステータ６４は、永久磁石６５からの磁力
を効率的にロータ６０に付与することが要求される。こ
のため、ステータ６４は、保磁力が小さくかつ透磁率が
高い材料を薄板状に形成し、この薄板を多数枚積層した
構造が採用されている。なお、このような保磁力が小さ
くかつ透磁率が高い材料としては、例えばＦｅ−Ｃｏ系
合金であるパーメンジュールを使用することができる。

【００２１】ロータ６０は、図４に示すように、軸体７
０の支持部７０ｂに支持された多数の薄板６９を積層し
た構成を有し、その左右端近傍には、図４において仮想
線で示すコイル６８が巻回されている。ロータ６０も、
コイル６８に印加される電流により効率的に磁界を発生
させることが要求されることから、その材質としては保
磁力が小さくかつ透磁率が高い材質を採用する必要があ
る。このため、ロータ６０を構成する薄板６９の材質と
しては、ステータ６４同様、パーメンジュール等が採用
される。

【００２２】軸体７０は、上述したロータ６０の支持部
７０ｂと、支持部７０ｂの上方に接続されロータ６０と
スタイラス６３とを連結する連結部７０ａと、支持部７
０ｂの下方に接続されロータ６０と固定部６１とを連結
する基部７０ｃとから構成される。

【００２３】この彫刻ヘッド４０は、ロータ６０のコイ
ル６８に対して彫刻信号を印加して交番磁界を発生させ
ることにより、軸体７０にねじれを生じさせてロータ６
０を変位させる構成であるため、軸体７０のうち、少な
くともロータ６０と固定部６１とを接続する基部７０ｃ
は、適度のねじれ弾性を有することが要求される。基部
７０ｃは、少なくとも軟鉄以上のバネ的性質を有するこ
とが好ましく、弾性係数が１９００００ＭＰａ以上、ポ
アソン比が０．２５以上、かつ、弾性限度が１７０ＭＰ
ａ以上であることが好ましい。

【００２４】また、軸体７０のうち、ロータ６０を支持
する支持部７０ｂがコイル６８により発生する磁束によ
り磁化した場合には、これにより発生するヒステリシス
により、前述したように、彫刻されるセルの深さおよび
幅が彫刻信号と対応しないものとなる。このため、支持
部７０ｂは、その保磁力が小さい非磁性金属より構成さ
れている。この非磁性金属としては、その保磁力が零に
近いもののみではなく、比較的小さい保磁力を有するも
のをも採用できる。本発明者の研究によると、この保磁
力としては、７０Ａ／ｍ以下が好ましく、７Ａ／ｍ以下
が特に好ましいことが判明した。

【００２５】このように、軸体７０としては、適度のね
じれ弾性を有する非磁性金属から構成する必要がある。
このような性質を有する金属としては、例えば、米国エ
ルジロイ社製の「エルジロイ」（商品名）をあげること
ができる。この金属は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅを主成
分とする合金であり、その保磁力は零に近く、また、炭
素鋼以上のバネ弾性を有する。但し、軸体７０としては
「エルジロイ」のみならず、例えばオーステナイト鋼な
ど、上述した範囲のねじれ弾性と保磁力を有する材料を
使用してもよい。

【００２６】この彫刻ヘッド４０によりグラビアシリン
ダＧに彫刻を行った場合には、コイル６８印加された彫
刻信号によりロータ６０に軸体７０を中心とした回動方
向への往復駆動力が付与され、基部７０ｃがねじれを生
じることにより、ロータ６０がスタイラス６３とともに
数ＫＨｚの周波数で振動する。このとき、ロータ６０を
支持する支持部７０ｂは非磁性金属で構成されているた
め、従来のように磁化することはなく、正確なセルを彫
刻することができる。

【００２７】なお、上記実施の形態においては、軸体７
０全体を適度のねじれ弾性を有する非磁性金属から構成
した場合について説明したが、軸体７０の連結部７０ａ
と支持部７０ｂと基部７０ｃとをそれぞれ要求される性
質に応じた別の材料で構成し、それらを互いに接続、固
定することにより軸体７０を形成するようにしてもよ
い。

【００２８】すなわち、軸体７０の基部７０ｃは、適度
のねじれ弾性を有するものであれば非磁性金属でなくて
もよい。このため、基部７０ｃとしては、従来と同様に
炭素鋼を使用してもよい。また、支持部７０ｂは、非磁
性金属であれば弾性を有さなくてもよい。このため、支
持部７０ｂとしては、ロータ６０やステータ６４と同様
に６４Ａ／ｍ程度の保磁力を有するパーメンジュールを
使用してもよい。さらに、連結部７０ａとしては、ロー
タ６０とスタイラス６３とを適度の剛性で接続しうるも
のであれば、任意の材質を採用することができる。

【００２９】また、上記実施の形態においては、軸体７
０の一端のみを固定部６１に固定したものについて述べ
たが、軸体７０の他端部をスタイラス６３を貫通させて
延長し、この他端部を固定部６１に固定することによ
り、軸体７０の両端部を固定部６１に固定する構成とし
てもよい。この場合には、軸体７０における連結部７０
ａの剛性を軸体７０における両端部の剛性より大きくす
ることにより、スタイラス６３がロータ６０とともに変
位する構成とすることが好ましい。

【００３０】

【発明の効果】この発明に係るグラビア彫刻機の彫刻ヘ
ッドによれば、軸体におけるロータの支持部分を非磁性
金属により構成していることから、ロータに印加される
磁界により前記支持部分が磁化してしまうことを有効に
防止できる。このため、深さおよび幅の大きなセルを連
続して彫刻した場合等においても、引き続いて彫刻する
セルの深さおよび幅を正確に制御することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用するグラビア彫刻機の正面図で
ある。

【図２】図１の平面図である。

【図３】この発明に係る彫刻ヘッド４０の要部を示す斜
視図である。

【図４】ロータ６０付近を拡大して示す斜視図である。

【図５】彫刻信号およびセルの形状を示す図である。

【図６】彫刻ヘッドの駆動機構の概要を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

４０ 彫刻ヘッド ６０ ロータ ６１ 固定部 ６２ バイト ６３ スタイラス ６４ ステータ ６５ 永久磁石 ６８ コイル ７０ 軸体 ７０ａ 連結部 ７０ｂ 支持部 ７０ｃ 基部 Ｇ グラビアシリンダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グラビアシリンダの表面にセルを彫刻す
   るための彫刻ヘッドであって、 少なくともその一端が固定部に固定されたねじれ弾性を
   有する軸体と、 前記軸体に支持されたロータと、 前記ロータの周囲に配設され、前記ロータに対して磁界
   を与えるステータと、 前記ロータに対し交番磁界を印加することにより、前記
   ロータに前記軸体を中心とした回動方向への往復駆動力
   を付与する駆動手段と、 前記軸体に接続され、その先端にセル彫刻用の硬質バイ
   トが固着されたスタイラスとを備え、 前記軸体の少なくとも前記ロータの支持部分を非磁性金
   属により構成したことを特徴とするグラビア彫刻機の彫
   刻ヘッド。