JPH06270592A - 彫刻ヘッド装置及び一次元方向駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 左右及び上下方向で対称な形状のセルを形成
する。 【構成】 この装置は彫刻装置に装着されたグラビアシ
リンダの表面を彫刻するための装置であり、支持ブロッ
ク３０と片持ちばり３１とアクチュエータ３２とを備え
ている。支持ブロック３０はグラビアシリンダに隣接し
て配置されている。片持ちばり３１は、グラビアシリン
ダ表面を彫刻するためのダイヤモンドスタイラス４２が
先端に装着されるとともに、基端部が支持ブロック３０
に装着されており、主走査方向に沿って延びる片持ち構
造である。前記アクチュエータ３２は、片持ちばり３１
の先端を振動させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、彫刻ヘッド装置、特
に、彫刻装置に装着されたグラビアシリンダの表面を彫
刻するための彫刻ヘッド装置に関する。また、別の発明
は、彫刻ヘッド装置の彫刻素子を駆動するのに適した一
次元方向駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】グラビア印刷過程においてはグラビアシ
リンダが原版として用いられるが、このグラビアシリン
ダに画像信号に応じた容積のセルを彫刻するために彫刻
装置が用いられる。そしてこの彫刻装置は、回転するグ
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
ド装置を有している。

【０００３】彫刻ヘッド装置は、図１６に示すように、
回転するグラビアシリンダ１００に隣接して設けられた
捩じりシャフト１０１と、捩じりシャフトの先端に固定
されたスタイラスホルダー１０２と、スタイラスホルダ
ー１０２の先端に設けられたダイヤモンドスタイラス１
０３とを有している。捩じりシャフト１０１は、図示し
ないアクチュエータによって電磁力によって捩じられ、
これによりスタイラスホルダー１０２先端のダイヤモン
ドスタイラス１０３が所定の周波数で振動し、グラビア
シリンダ１００の表面にセルが形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１７（ａ），（ｂ）
は、従来の彫刻装置におけるグラビアシリンダと彫刻ヘ
ッド装置の一部平面図である。この図から明らかなよう
に、従来の構造では、スタイラスホルダー１０２の回転
角の違いによって左右非対称なセル１０４ａ，１０４ｂ
が形成されてしまう。また、グラビアシリンダ１００の
回転によって、図１８に示すようにダイヤモンドスタイ
ラス１０３が主走査方向に引っ張られる。このために捩
じりシャフト１０１が曲げモーメントによって撓み、高
速で駆動するほど上下非対称なセルが形成されてしま
う。

【０００５】特に左右非対称なセルが形成されると、副
走査方向に隣り合うセルとの間に形成されるべき土手が
潰れてしまう。土手が潰れてしまうと、グラビアシリン
ダにインクを塗布してドクターブレードによって掻き取
った際に、必要以上にセル内のインクが掻き取られてし
まい、印刷物の色むらや濃度むらを引き起こす原因とな
る。また、線画のエッジ部のギザつきを目立たせること
になる。

【０００６】また、従来の彫刻ヘッド装置では、捩じり
シャフトの捩じり（回転角変位）によってセルの容積を
制御しているために、ダイヤモンドスタイラスとグラビ
アシリンダとの間のギャップ調整がセル深さに大きく影
響するが、その制御は困難である。本発明の目的は、精
度の良いセルを形成することを容易にし、印刷物の色む
らや濃度むらの原因を抑えることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る彫刻ヘ
ッド装置は、彫刻装置に装着されたグラビアシリンダの
表面を彫刻するための装置であり、グラビアシリンダに
隣接して配置された支持部材と、片持ちばりと、駆動手
段とを備えている。前記片持ちばりは、グラビアシリン
ダ表面を彫刻するための彫刻素子が先端に装着されると
ともに、基端部は支持部材に装着されており、主走査方
向に沿って延びる片持ち式となっている。前記駆動手段
は、片持ちばり先端を振動させる手段である。

【０００８】第２の発明に係る彫刻ヘッド装置は、グラ
ビアシリンダに隣接して配置された支持部材と、グラビ
アシリンダ表面を彫刻するための彫刻素子が先端に装着
されるとともに基端部が支持部材に装着された片持ちば
りと、片持ちばり先端を振動させる駆動手段とを備えて
いる。そして前記片持ちばりのばね定数は、３．７〜
９．１ｋｇｆ／ｍｍである。

【０００９】第３の発明に係る彫刻ヘッド装置は、グラ
ビアシリンダに隣接して配置された支持部材と、グラビ
アシリンダ表面を彫刻するための彫刻素子が先端に装着
されるとともに基端部が支持部材に装着された片持ちば
りと、片持ちばりの一部に先端が当接し１次元方向に伸
縮する伸縮部材を有し片持ちばり先端を振動させる駆動
手段とを備えている。

【００１０】第４の発明に係る彫刻ヘッド装置は、グラ
ビアシリンダに隣接して配置された支持部材と、グラビ
アシリンダ表面を彫刻するための彫刻素子が先端に装着
されるとともに基端部が支持部材に装着された片持ちば
りと、片持ちばり先端を振動させる駆動手段とを備えて
いる。そして前記片持ちばりは、先端から基端部側に向
かって互いの間隔が広がるように形成された１対のアー
ム部を有している。

【００１１】第５の発明に係る一次元方向駆動装置は、
伸縮素子とシリンダと複数のフィンとを備えている。前
記伸縮素子は一方向に延び、この方向に繰り返し伸縮す
る。前記シリンダは伸縮素子の外周を覆うように配置さ
れ、伸縮素子の外周との間に流体を収容する。前記複数
のフィンは伸縮素子の外周に装着され、伸縮素子の伸縮
動作に伴って流体のポンピング作用を行う。

【００１２】

【作用】第１の発明に係る彫刻ヘッド装置では、片持ち
ばりが主走査方向に沿って延びており、この先端にダイ
ヤモンドスタイラス等の彫刻素子が装着されている。こ
のため、セル深さに係わらず副走査方向（たとえば左右
方向）に対称なセルを形成することが可能となる。ま
た、主走査方向（たとえば上下方向）のセル形状につい
ては、片持ちばりを駆動させる信号波形を調整したり、
また片持ちばりの剛性を低くして彫刻素子がグラビアシ
リンダに当接した際に片持ちばりがたわむようにするこ
とにより、この主走査方向についても対称なセルを形成
することが可能となる。

【００１３】このようにして、主走査方向およひ副走査
方向に対称なセルを形成することが可能となり、印刷物
の色むらや濃度むらを引き起こす原因を少なくすること
ができる。第２の発明に係る彫刻ヘッド装置では、先端
に彫刻素子が装着された片持ちばりが片持ち式で配置さ
れており、しかもこの片持ちばりは適度な弾性を有して
いる。このため、彫刻素子がグラビアシリンダ表面に突
入した際、片持ちばりが撓み、彫刻素子がグラビアシリ
ンダ表面にほぼ直交するように圧接する。したがって片
持ちばりが延びている方向について対称なセルを形成す
ることが可能となる。

【００１４】第３の発明に係る彫刻ヘッド装置では、片
持ちばり先端に彫刻素子が装着されており、この片持ち
ばりは、１次元方向に伸縮する伸縮部材を有する駆動手
段によって先端が振動される。このような１次元方向に
伸縮する伸縮部材を用いることにより、従来の捩じりシ
ャフトを用いて彫刻素子を振動させる場合に比較し、彫
刻素子とグラビアシリンダとの間のギャップ調整が容易
となる。また、伸縮部材の伸縮量とセル深さとの間は常
に一定の関係となるので、セル深さを高い精度で制御で
きる。さらに、長期の使用にわたってもへたりが少な
く、長期間にわたって安定して高精度にセル深さを制御
できる。

【００１５】第４の発明に係る彫刻ヘッド装置では、先
端に彫刻素子が装着された片持ちばりが片持ち式で配置
されており、駆動手段によって片持ちばり先端が振動さ
せられる。このとき、片持ちばりは、先端から基端部側
に向かって互いの間隔が広がるように形成された１対の
アーム部によって形成されている。このため、片持ちば
りの振動方向と直交する方向の剛性が高くなり、しかも
捩じり変形を起こしにくい。したがって、片持ちばりの
振動方向において撓みやすいように片持ちばりを形成し
た場合でも、捩じり変形を抑制して対称なセルを形成す
ることが容易となる。

【００１６】第５の発明に係る一次元方向駆動装置で
は、伸縮素子の外周には複数のフィンが設けられてい
る。このため、伸縮素子を高速駆動し、発熱した場合で
もフィンによって冷却され、高熱になりにくい。また、
伸縮素子がシリンダ内で伸縮する際、複数のフィンがポ
ンピング作用を行うため、特別なポンプ手段が不要とな
る。

【００１７】

【実施例】図１及び図２に、本発明の一実施例が採用さ
れたグラビア彫刻機を示す。このグラビア彫刻機は、ベ
ッド１と、ベッド１の上面に固定された主軸台２と、主
軸台２と対向して配置された芯押し台３と、第１テーブ
ル４及び第２テーブル５と備えている。ベッド１の上面
には、芯押し台３を案内する１対のガイドレール６と、
テーブル４，５を案内する１対のガイドレール７とが左
右方向に平行に配置されている。芯押し台３の下方で１
対のガイドレール６の間には、ボールねじ８がガイドレ
ール６と平行に配置されており、芯押し台３下部に設け
られたナット部（図示せず）がこのボールねじ８に螺合
している。ボールねじ８の端部でベッド１の側部には、
駆動モータ及びベルト等からなる駆動機構９が配置され
ている。この駆動機構９により芯押し台３を主軸台２に
対して接近または離反させることが可能である。

【００１８】主軸台２の中心部には主軸１０が回転自在
に設けられている。主軸１０は、主軸台２の一端側に設
けられた駆動モータ及びベルト等からなる駆動機構１１
によって回転させられるようになっている。一方、芯押
し台３の中心部にはクイル１２が出没自在かつ回転自在
に配置されている。芯押し台３の側部には駆動シリンダ
１３が装着されており、このシリンダ１３によってクイ
ル１２を出没させることが可能である。グラビアシリン
ダＣは主軸１０とクイル１２との間に支持される。

【００１９】第１テーブル４及び第２テーブル５は、ガ
イドレール７に沿って左右方向に移動自在である。１対
のガイドレール７の間には、レール７と平行にボールね
じ１５が配置されている。各テーブル４，５の下部には
ボールねじ１５に螺合するナット部（図示せず）が固定
されている。また、ボールねじ１５の一端には駆動モー
タ１６が固定されている。この駆動モータ１６によりボ
ールねじ１５を回転させて、第１テーブル４及び第２テ
ーブル５をガイドレール７に沿って左右方向に移動させ
ることが可能である。

【００２０】第１及び第２テーブル４，５には、１対の
ガイドレール２０が設けられている。ガイドレール２０
は、ガイドレール７と直交する前後方向に延びている。
ガイドレール２０上には、彫刻ヘッドを支持するヘッド
支持台２１が移動自在に装着されている。一方、１対の
ガイドレール２０の間にはボールねじ２２がガイドレー
ル２０と平行に配置されており、その一端にはボールね
じ２２を回転するためのステッピングモータ２３が設け
られている。ヘッド支持台２１の下部には、ボールねじ
２２に螺合するナット部が固定されている。このような
構成により、ヘッド支持台２１を装置の前後方向に移動
させてグラビアシリンダに接近または離反させることが
可能である。

【００２１】ヘッド装置２１の縦断面構成図を図３に、
平面図を図４に、さらに側面図を図５に示す。ヘッド装
置２１は、支持ブロック３０と、支持ブロック３０に装
着された片持ちばり３１と、支持ブロック３０に固定さ
れ、片持ちばり３１を駆動するためのアクチュエータ３
２とを有している。

【００２２】支持ブロック３０は移動プレート２５上に
固定されており、後プレート３３と前プレート３４とベ
ースプレート３６と１対の横プレート３７，３８とを有
している。後プレート３３にはアクチュエータ３２が装
着され、前プレート３４には片持ちばり３１が装着され
ている。片持ちばり３１は、図３及び図５から明らかな
ように、基端部側の取付部３１ａと、取付部３１ａから
上方に向かって延びる１対のアーム部３１ｂ，３１ｃ
と、１対のアーム３１ｂ，３１ｃ間を連結する連結部３
１ｄとを有している。片持ちばり３１の取付部３１ａ
は、ボルト４０及びナット４１により前プレート３４に
取り外し自在に固定されている。１対のアーム３１ｂ，
３１ｃの先端側は自由端となっており、片持ちばり３１
は全体として片持ち式となっている。１対のアーム３１
ｂ，３１ｃと連結部３１ｄとは、側面から見てＡ字状に
形成されている。すなわち、１対のアーム３１ｂ，３１
ｃは先端から基端部側に向かって互いの間隔が広がるよ
うに延びている。そして、１対のアーム３１ｂ，３１ｃ
の上部先端にはグラビアシリンダを彫刻するためのダイ
ヤモンドスタイラス４２が設けられている。

【００２３】ここで、片持ちばり３１は、疲労強度が大
きく、弾性係数の大きな（共振周波数が高い）、たとえ
ば炭素鋼、合金鋼等で形成される。また、アーム部３１
ｂ，３１ｃにおいては、根元部分と先端部分とで厚みが
異なっており、根元部分の厚みが先端側に比較して厚く
なっている。このため、共振周波数を落とさずに適度な
しなりを得ることができ、ばね定数が３．７ｋｇｆ／ｍ
ｍ〜９．１ｋｇｆ／ｍｍとなるように形成されている。
なお、前記ばね定数は、片持ちばり３１の先端に荷重を
作用させ、その変位を測定して得られる値である。

【００２４】アクチュエータ３２は、オイルケース４５
と、プリロード調整ねじ４６と、圧電素子４７と、固定
ねじ４８とを有している。後プレート３３にはねじ孔３
３ａが形成されており、オイルケース４５の一端とプリ
ロード調整ねじ４６の先端とがねじ込まれている。圧電
素子４７は、一端がオイルケース４５の先端部に、他端
がプリロード調整ねじ４６の先端部にそれぞれ支持され
ている。プリロード調整ねじ４６は筒状に形成されてお
り、図６に拡大して示すように、先端部には圧電素子４
７の軸方向の移動を規制するためのストッパ４６ａが形
成されている。圧電素子４７の端部にはフランジ４７ａ
が形成されており、このフランジ４７ａがストッパ４６
ａに当接している。また、オイルケース４５の先端部に
は、圧電素子４７との間をシールするためのオーリング
４９が装着されている。プリロード調整ねじ４６の内周
部にはねじ孔４６ｂが形成されており、このねじ孔４６
ｂに固定ねじ４８がねじ込まれている。固定ねじ４８の
先端部４８ａは、圧電素子４７のフランジ４７ａの側面
に当接しており、この先端部４８ａとプリロード調整ね
じ４６のストッパ４６ａとによって圧電素子４７の軸方
向の固定がなされる。また、オイルケース４５には、オ
イルケース４５内にシリコンオイルを流入するためのオ
イル流入継手５０と、オイルケース４５からシリコンオ
イルを流出させるための流出継手５１とが装着されてい
る。

【００２５】このような構成では、プリロード調整ねじ
４６の後プレート３３に対するねじ込み量を調整するこ
とにより、圧電素子４７先端のオイルケース４５からの
突出量を調整することができる。すなわち、片持ちばり
３１に対する予圧を調節することが可能である。圧電素
子４７は複数の電極を積層してなるものであり、外部に
蛇腹状の金属ケースを有している。金属ケースの先端に
は半球状の圧子部５２が形成されており、片持ちばり３
１の連結部３１ｄに当接している。片持ちばり３１の当
接部３１ｄ側には、図１９に示すように、圧子部５２が
当接する部分に窪み３１ｅが形成されており、当接位置
は常に一か所に維持される。

【００２６】さらに圧電素子４７は、外周部に複数のフ
ィン５５を有している。フィン５５は、図７及び図８に
示すようにリング状に形成されており、内周が圧電素子
４７の金属ケースにろう付け等により固定されている。
そして外周部には放射状に複数の切り込み５５ａが形成
されている。ここで、複数のフィン５５は、オイルケー
ス４５内に流入するシリコンオイルの抵抗を受けて軸方
向に撓みやすい剛性を有している。そして、図９（ａ）
〜図９（ｃ）に示すように、初期状態では先端に向けて
外周部が傾いており、圧電素子４７自体の伸縮によって
その傾斜角度が変化するようになっている。

【００２７】次に動作について説明する。この彫刻装置
では、円筒状のグラビアシリンダＣが主軸１０及びクイ
ル１２によって回転自在に支持される。そして、彫刻時
には、駆動機構１１によって主軸１０を回転させ、これ
によりグラビアシリンダＣを回転させる。この状態で第
１及び第２テーブル４，５及びヘッド装置２１を所定の
位置に移動させ、片持ちばり３１を駆動しながら各テー
ブル４，５を横方向に移動させてグラビアシリンダＣ表
面に彫刻を行う。

【００２８】片持ちばり３１を駆動する場合には、図１
０（ａ）に示すように、画像信号に応じたオフセット電
圧６０を正弦波６１に重畳して得られる信号６２を圧電
素子４７に与える。これにより、圧電素子４７は軸方向
に伸縮し、信号の周波数及び電圧に応じた振幅の単振動
及びシフトを繰り返す。この圧電素子４７の伸縮により
片持ちばり３１の先端は、一定の割合で変位が拡大され
て振動する。これによりダイヤモンドスタイラス４２が
グラビアシリンダＣの表面を彫刻する。

【００２９】このとき、片持ちばり３１は主走査方向
（上下方向）に沿って延びているので、ダイヤモンドス
タイラス４２が振動して彫刻を行う際、セル深さが異な
る場合でも副走査方向（左右方向）に対称なセルを形成
できる。また、片持ちばり３１は前述のようにＡ字状に
形成されており、圧子５２と窪みによって押圧点が常に
固定されているため、捩じり変形が起こりにくく、左右
非対称になりにくい。

【００３０】さらに、片持ちばり３１は、先端部分の振
動方向における剛性が低く設定されており、ばね定数が
３．７〜９．１ｋｇｆ／ｍｍとなっているので、片持ち
ばり３１先端のダイヤモンドスタイラス４２がグラビア
シリンダＣに突入する場合には、図１１に模式化して示
すように片持ちばり３１が変形し、片持ちばり３１先端
のダイヤモンドスタイラス４２がグラビアシリンダＣに
ほぼ直交するような角度で圧接する。このため、主走査
方向（上下方向）においても対称なセルを形成すること
ができる。

【００３１】なお、片持ちばり３１のばね定数が３．７
ｋｇｆ／ｍｍより小さい場合は、彫刻時の切削抵抗に負
けてダイヤモンドスタイラス４２がグラビアシリンダＣ
によって押し戻される。また、ばね定数が９．１ｋｇｆ
／ｍｍより大きい場合は、片持ちばり３１が変形しにく
くなり、ダイヤモンドスタイラス４２がグラビアシリン
ダＣ表面に対して直交するような角度で圧接しなくな
る。このため、上下対称なセルを得にくくなる。

【００３２】また、一次元方向に伸縮する圧電素子４７
を駆動素子として用いており、プリロード調整ねじ４６
によってその初期位置を容易に調整できるので、ギャッ
プ調整を容易に高い精度で行うことができる。さらに、
従来例装置のようにトーションバーの経時変化（へたり
等）を考慮する必要がなく、常に高い精度で彫刻を行う
ことができる。また、圧電素子４７は、片持ちばり３１
の先端でなく中間部を押圧しているので、圧電素子４７
の伸縮量が小さい場合でも、ダイヤモンドスタイラス４
２の振幅量を大きくできる。

【００３３】ここで、圧電素子４７に与えられた電力の
一部はロスとして熱に返還される。このため、特に高周
波で圧電素子４７を駆動する場合には、発熱量が多くな
る。圧電素子４７は、熱によってその変位が支配されや
すいので温度上昇を極力抑える必要がある。このため、
この実施例では、オイルケース４５内にシリコンオイル
を循環する。これにより、圧電素子４７が冷却され、常
に所望の変位が得られ、また長寿命化を図ることができ
る。

【００３４】シリコンオイルがオイルケース４５内に流
入された場合、圧電素子４７の外周には複数のフィン５
５が形成されているので放熱面積が大きく、冷却効率は
高い。また、フィン５５は軸方向に撓みやすく形成され
ているので、圧電素子４７がスタイラス３１側に延びる
ときには、図９（ａ）に示す姿勢から図９（ｂ）に示す
ようにその角度が立ち、シリコンオイルを流出継手５１
側に送る。また、後プレート３３側に縮む場合には、図
９（ｃ）に示すようにフィン５５が閉じるように倒れ、
シリコンオイルを流入継手５０側に送るのを防止する。
このようなフィン５５の動きによってオイルケース４５
内でポンピング作用がなされ、特別なポンプ装置を用い
ることなしにシリコンオイルを循環させることができ
る。

【００３５】さらに、前述のように、圧電素子４７の駆
動信号は図１０（ａ）で示すような波形であるが、その
変位に注目すると、同図（ｂ）に示すような変位とな
る。このとき、図に示すようなオーバーシュートが発生
した場合にも、冷却用のシリコンオイルとフィン５５に
よるダンピング作用が発生し、オーバーシュートによる
圧電素子４７の過変位を防止できる。このためオーバー
シュートに起因する画質の劣化を防ぐことができる。

【００３６】また、片持ちばり３１を交換する場合に
は、ねじ４０とナット４１を用いて簡単に取り外し及び
装着を行うことができ、交換作業が非常に簡単になる。 〔他の実施例〕 （ａ）前記実施例では、主走査方向に延びる片持ちばり
３１の形状をＡ字状としたが、主走査方向に延びて配置
される片持ちばりの形状は特に前記実施例に限定されな
い。

【００３７】（ｂ）前記実施例では、１次元方向の伸縮
部材として圧電素子４７を用いたが、電歪素子や磁歪素
子等を用いて構成してもよい。 （ｃ）１次元方向に伸縮する伸縮部材を用いて片持ちば
りを駆動する場合、片持ちばりは主走査方向と直交する
副走査方向に延びる片持ち構造のものでもよい。

【００３８】（ｄ）圧電素子４７の変位量が充分大きく
確保できる場合には、圧電素子４７の先端にダイヤモン
ドスタイラス等の彫刻素子を直接装着して彫刻を行うよ
うにしてもよい。 （ｅ）前記実施例に示すような１対のアームを有する片
持ちばりを用いる場合、この片持ちばりは副走査方向に
延びるような角度で、すなわち前記実施例とは直交する
ような角度で取り付けてもよい。この場合には、主走査
方向の剛性を高くすることができ、主走査方向の変形を
抑えることができる。

【００３９】（ｆ）前記実施例では、片持ちばり３１の
剛性を適度な剛性として上下方向に対称なセルを形成す
るようにしたが、片持ちばり３１の剛性をあまり低くで
きず、上下対称なセルを形成しにくい場合には、図１２
（ａ）及び（ｂ）に示すような波形の駆動信号を圧電素
子４７に与えるようにしてもよい。なお、これらの駆動
信号波形は、サイン波を基準とし、ピーク値（トップま
たはボトム）を特定時間だけ進めた、あるいは遅らせた
ものである。これにより、セルの最深部の位置を調節で
き、上下対称なセルを容易に形成することができる。

【００４０】（ｇ）前記実施例では、片持ちばり３１の
ばね定数を３．７〜９．１ｋｇｆ／ｍｍとしたが、先端
部と根元部の厚みが同じ片持ちばりの設計に関しては、
図１３を参照して以下のことを考慮すればよい。すなわ
ち、圧電素子４７の性能曲線は以下の式（１）で表され
る。

【００４１】

【数１】

【００４２】ここで、Ｙ：変位 Ｆ₀ ：推進力 Ｙ₀ ：負荷が「０」のときの変位 Ｆ：負荷（たとえば、片持ちばりによって圧電素子を押
し戻そうとする力） 図１４は横軸に力、縦軸に加圧点の変位量をとったグラ
フであり、圧電素子４７に許容最大電圧を印加したとき
の性能曲線Ｃ１と、片持ちばりのばね剛性をＫとしたと
きの力と変位の関係を表す特性線Ｃ２とを示している。
ここで両者の交点ＣＰは、ある電圧が印加された圧電素
子が伸びようとする力と片持ちばりが押し戻そうとする
力とがつりあい、かつ、ばね剛性Ｋを有する片持ちばり
を圧電素子４７で駆動した場合に最大変位が得られる点
である。片持ちばりの剛性Ｋは、片持ちばりに要求され
る先端の変位量より、交点ＣＰで決まる最大変位量に片
持ちばりによる変位の拡大率を乗じた値が大きくなるよ
うに選択する必要がある。片持ちばりの剛性Ｋは次の式
（２）で表される。

【００４３】

【数２】

【００４４】ここで、Ｌ’：加圧点距離 Ｅ：ヤング率 Ａ：根元幅 Ｈ：厚み また、共振周波数は以下の式（３）で表される。

【００４５】

【数３】

【００４６】ここで、Ｌ：はりの長さ Ｂ：先端幅 ρ：比重 以上において、式（２）及び（３）に適当な数値を与
え、要求される共振周波数及び先端の変位量に基づい
て、片持ちばりの形状、加圧点距離を決定する。たとえ
ば、現状の彫刻装置における最高速の彫刻周波数（共振
周波数）は５ＫＨｚ程度であり、また、先端の角度が１
３０度のダイヤモンドスタイラスを用い、１７５ライン
／インチのセルを彫刻する場合には、１２０μｍ以上の
先端の変位量が必要である。

【００４７】また、図１５に示すように、１つの形状の
片持ちばりには、その形状に固有で最適な加圧点が存在
する。そこで、圧電素子の先端部に半球状の圧子部を設
け、また片持ちばり上の最適加圧点に窪みを形成し、最
適加圧点距離を維持できるように、その圧子部によって
片持ちばり上の窪みを押圧する。

【００４８】

【発明の効果】以上のように第１の発明では、片持ちば
りが主走査方向に沿って延び、その先端に彫刻素子が装
着されている。このため、副走査方向について対称のセ
ルを形成することができ、また主走査方向についても対
称なセルを形成することが容易となる。

【００４９】第２の発明では、片持ちばりがグラビアシ
リンダに突入する方向に変形しやすくなっているので、
片持ちばり先端の彫刻素子がグラビアシリンダに接触し
たときに、その反力によって片持ちばりが撓み、彫刻素
子がグラビアシリンダに対してほぼ直交するように突入
する。このため、主走査方向及び副走査方向に対称なセ
ルを形成することが容易となる。

【００５０】第３の発明では、彫刻素子が１次元方向に
伸縮する伸縮部材によって駆動される。したがって、彫
刻素子の変位を調節あるいは制御することが容易とな
り、セル深さを容易に高精度に制御することができる。
また従来の捩じりシャフト等を用いていないので長期に
わたって安定した精度が得られる。第４の発明では、片
持ちばりが、先端から基端部側に向かって互いの間隔が
拡がるように形成された１対のアーム部によって形成さ
れている。このため、片持ちばりの一方向の剛性が高く
なり、しかも捩じり変形を起こしにくくなる。したがっ
て、他方向に撓みやすくして所定の方向に対称なセルを
形成することが容易になる。

【００５１】第５の発明では、伸縮素子の外周に複数の
フィンが装着されており、このため伸縮素子を高速で振
動させても高熱になるのを抑えることができる。また、
複数のフィンはポンピング作用を行うので、特別なポン
プ手段が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が採用されたグラビア彫刻機
の正面図。

【図２】前記グラビア彫刻機の平面図。

【図３】ヘッド装置の縦断面正面図。

【図４】前記ヘッド装置の平面図。

【図５】前記ヘッド装置の側面図。

【図６】前記ヘッド装置の拡大部分図。

【図７】前記ヘッド装置の圧電素子の概略斜視図。

【図８】前記ヘッド装置に装着されたフィンの拡大部分
図。

【図９】前記圧電素子に装着されたフィンのポンピング
作用を説明するための図。

【図１０】圧電素子の駆動信号波形図。

【図１１】片持ちばりの変形を示す概略図。

【図１２】本発明の変形例による圧電素子の駆動信号波
形図。

【図１３】スタイラスの形状を決定するための説明図。

【図１４】スタイラスの形状を決定するための説明図。

【図１５】スタイラスの形状を決定するための説明図。

【図１６】従来のヘッド装置の問題点を説明するための
グラビアシリンダとヘッド装置の概略斜視図。

【図１７】従来のヘッド装置の問題点を説明するための
ヘッド装置の概略平面図。

【図１８】従来のヘッド装置の問題点を説明するための
グラビアシリンダとヘッド装置の概略斜視図。

【図１９】圧電素子先端に取付けられた圧子と片持ちば
りに設けられた窪みの説明図。

【符号の説明】

２１ ヘッド装置 ３０ 支持ブロック ３１ 片持ちばり ３１ｂ，３１ｃ アーム ３２ アクチュエータ ４２ ダイヤモンドスタイラス ４７ 圧電素子 ５５ フィン

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【手続補正書】

【提出日】平成５年４月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】彫刻装置に装着されたグラビアシリンダの
   表面を彫刻するための彫刻ヘッド装置であって、 前記グラビアシリンダに隣接して配置された支持部材
   と、 前記グラビアシリンダ表面を彫刻するための彫刻素子が
   先端に装着されるとともに基端部が前記支持部材に装着
   された、主走査方向に沿って延びる片持ばりと、 前記片持ちばり先端を振動させる駆動手段と、を備えた
   彫刻ヘッド装置。
2. 【請求項２】彫刻装置に装着されたグラビアシリンダの
   表面を彫刻するための彫刻ヘッド装置であって、 前記グラビアシリンダに隣接して配置された支持部材
   と、 前記グラビアシリンダ表面を彫刻するための彫刻素子が
   先端に装着されるとともに基端部が前記支持部材に装着
   された片持ばりと、 前記片持ちばり先端を振動させるための駆動手段とを備
   え、 前記片持ちばりのばね定数は３．７〜９．１ｋｇｆ／ｍ
   ｍである、彫刻ヘッド装置。
3. 【請求項３】彫刻装置に装着されたグラビアシリンダの
   表面を彫刻するための彫刻ヘッド装置であって、 前記グラビアシリンダに隣接して配置された支持部材
   と、 前記グラビアシリンダ表面を彫刻するための彫刻素子が
   先端に装着されるとともに基端部が前記支持部材に装着
   された片持ちばりと、 前記片持ちばりの一部に先端が当接し１次元方向に伸縮
   する伸縮部材を有し、前記片持ちばり先端を振動させる
   駆動手段と、を備えた彫刻ヘッド装置。
4. 【請求項４】前記伸縮部材は、先端が前記片持ちばりの
   先端と基端部との間に当接している、請求項３に記載の
   彫刻ヘッド装置。
5. 【請求項５】彫刻装置に装着されたグラビアシリンダの
   表面を彫刻するための彫刻ヘッド装置であって、 前記グラビアシリンダに隣接して配置された支持部材
   と、 前記グラビアシリンダ表面を彫刻するための彫刻素子が
   先端に装着されるとともに基端部が前記支持部材に装着
   された片持ちばりと、 前記片持ちばり先端を振動させる駆動手段とを備え、 前記片持ちばりは、先端から基端部側に向かって互いの
   間隔が広がるように形成された１対のアーム部を有して
   いる、彫刻ヘッド装置。
6. 【請求項６】一方向に延び、この方向に繰り返し伸縮す
   る伸縮素子と、 前記伸縮素子の外周を覆うように配置され、前記伸縮素
   子の外周との間に流体を収容するためのシリンダと、 前記伸縮素子の外周に装着され、前記伸縮素子の伸縮動
   作に伴って前記流体のポンピング作用を行う複数のフィ
   ンと、を備えた一次元方向駆動装置。