JPH08267703A - 中空円筒加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中空円筒の加工において、彫込みパターンの
位置ずれを防ぎ、精度の高い彫込みパターンを形成する
ことのできる加工装置を提供する。 【解決手段】 マシンベッド４上に配置された軸受装置
７，１１の両端部面で中空円筒１を回転自在に保持す
る。軸流送風機９によって、中空円筒１の一端部から内
部に気体を送り込み中空円筒１を膨らませる。さらに、
気体供給装置９側に設けられた軸受装置１１に、密封ピ
ストン１４が少なくとも１つのひも状要素１５を介して
接続され、中空円筒１内部を軸方向に移動し内部の圧力
調整を行うと共に、密封ピストン１４によって中空円筒
１内部を分離し、軸受装置７側に圧力がかからないよう
にしてマシンベッド４が弓形に反ることを回避する。中
空円筒１の軸と光学系装置の移動軸とのズレを排除し、
光学系装置によって中空円筒表面に高精度のパターンを
彫り込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空円筒を加工す
る装置、特に、中空円筒内部に高圧空気を送り込みなが
ら中空円筒の表面を加工する中空円筒加工装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】中空円筒部材の加工装置については、欧
州特許出願９４ １０１ ５７２．９号においてすでに
提案されている。上記欧州特許出願に開示されている装
置はマシンベッドを備え、ここに２つの軸受装置が支持
されて、中空円筒をその両端面にて回転自在に保持する
ものである。上記装置はさらに、中空円筒の内部にガス
を送り込む気体供給装置を含み、適当な内圧によって中
空円筒を膨張させることにより中空円筒の断面を円形に
する。このガス（例えば空気）は、中空円筒の一端面か
ら部材内部に送り込まれる。マシンベッドにはさらに光
学系を支持するスライダが滑動自在に取り付けられてい
る。光学系スライダは中空円筒の長手方向に移動が可能
で、中空円筒の外周面に適当な光を照射して、中空円筒
表面を加工する。上記光学系スライダは例えば偏向ミラ
ーを有し、中空円筒と平行する方向に向いたレーザ光線
を中空円筒の表面方向に偏向させることができる。ある
いは、光学系スライダにレーザを直接取り付けることも
できる。この場合には、レーザは光学系スライダと共に
移動する。この場合、レーザから放射されたレーザー光
線は中空円筒の表面に直接衝突させることもできるし、
同様に光学系スライダに配設された偏向ミラーによって
適当な方法で偏向させることもできる。

【０００３】ここでいう中空円筒は、スクリーン印刷用
のステンシルの作製などに適する部材を含む。スクリー
ン印刷用のステンシルは、特に、布地やその他の適当な
材料のプリントに用いることができる。また、ハーフト
ーン技術に関しても有用である。

【０００４】中空円筒は、表面に孔が均一に形成された
薄い金属ホイル（通常はニッケルから成る）で作ること
ができる。中空円筒の壁部の厚みはおよそ０．０９ミリ
メートルである。ここで、金属ホイルに形成された孔
は、中空円筒の外周面上に設けられたラッカー層によっ
て塞がれている。所望のパターンを生成するには、この
ラッカー層をその位置において除去し、これにより所望
のパターンに応じて対応する金属ホイルの孔を露出させ
る。ラッカー層の組成により、ラッカー層の除去方法は
異なる。例えば、レーザー光線を照射してラッカー層を
焼き切る方法や、レーザー光線による露光の後に現像す
る方法などがある。

【０００５】露光と現像によってラッカー層を除去する
場合には、ラッカー層は光重合化（photo-polymerizabl
e ）できなければならない。一般的に、ラッカー層に存
在する分子の二重結合は、光照射により隣接するラッカ
ーすなわち樹脂の鎖状分子と反応する。これは、隣接す
るラッカー樹脂にも二重結合が存在したためである。こ
のような反応により橋かけが行われ、その部分が硬化す
る。通常、硬化によって体積収縮が起こる。同時に、橋
かけした部分は化学的抵抗がさらに高くなる。続く現像
工程においては、この化学的高抵抗が利用され、露光さ
れずに抵抗の小さい領域がラッカー層から溶かし出され
る。

【０００６】別の例においては、単一ラッカー層の代わ
りに二重ラッカー層を用いることができる。二重ラッカ
ー層を用いる場合、円筒型の金属ホイル上に直接形成さ
れる層は、より高い光吸収率を有する層である。このよ
うな高い光吸収は、ラッカー層の基本樹脂成分に、大量
の光吸収染料を添加することによって実現させることが
できる。そして、この光吸収率の高い層の上に別の層が
形成される。この層は、大部分が透明であり、一般的に
感光剤を含んでいる。光照射によって橋かけを発生させ
るために樹脂が光量子を捕捉するので、当然ながら、第
２の層を完全に透明にすることはできない。このような
光捕捉により上記の光化学プロセスが開始され、最終的
に橋かけが起こる。上記の二重層による技術は、特に緻
密でシャープな輪郭のパターンを生成する場合に効果的
である。染料層が第１の層として形成されているので、
輪郭をばらつかせる拡散光散乱効果を、この層の下に設
けられた金属ホイルの金属表面によって防ぐことができ
る。この例において必要とされる２つの異なる層は、連
続的に形成される。各層は、その形成後に乾燥させられ
る。

【０００７】一方、表面を適当な方法で構成することの
できるマスター（master）を中空円筒として使用し、上
記のタイプの孔が形成された金属円筒を生成することも
できる。この場合は、孔は必ずしも均等に形成される必
要はない。

【０００８】中空円筒型のマスターは、一般的に、スク
リーン構造を有さない薄い金属シートでできている。こ
の金属円筒の外表面上に感光層システムが形成されてい
る。感光層システムは、例えば、既に説明したような単
一ラッカー層もしくは二重ラッカー層によって構成する
ことができる。

【０００９】マスターを加工する場合、マスターはその
２つの端部面が、２つの円錐形ピボットによって円形の
彫込み機に収容される。感光性のラッカー層にレーザー
光線によってパターンデザインが形成される。この場
合、ラッカー層はレーザー光線によって完全に除去する
ことができる。より詳細には、対応する強度及び波長を
有するレーザー光線を用いた熱による除去によってラッ
カー層を除去することができる（例えば、１０．６μｍ
波長の光線を発するＣＯ₂ ガスレーザを用いる）。さら
に、フォトリソグラフィック除去によってラッカー層を
除去することもできる。この場合は、通常、波長が３２
０ｎｍから５５０ｎｍの範囲にあるレーザによって除去
される。フォトリソグラフィック除去の場合も、前述の
露光と現像によって、重合化可能なラッカー層の橋かけ
を行うことができる。

【００１０】上述のようにマスターを加工した後、加工
により得られた構造の表面に金属層が電着される。例え
ば、電気めっきのニッケルめっき工程において、あるい
は化学的ニッケル浴を用いて、ニッケル層が電着され
る。こうして、マスターの金属の存在しない部分にニッ
ケルが電着される。これにより、所望の孔パターンを有
するニッケル円筒が形成され、これがマスターから取り
外される。このニッケル円筒に均一の孔を形成される場
合、これを前述の円筒とすることができる。しかしなが
ら、マスターを適当に加工することにより、孔の構成を
別の方法で選択することもできる。例えば、ハーフトー
ン用の彫込みパターンを得るための孔構成を選択するこ
ともできる。

【００１１】上述のような中空円筒を加工する従来の中
空円筒加工装置（レーザ彫込み機）を図８に示す。な
お、図８においては、装置の構造は概略的に示されてい
る。

【００１２】図８には、中空円筒１に例えば圧縮空気な
どの圧縮気体を充填させる際に主軸台２、心押し台３及
びマシンベッド４に作用する主な力、さらには、これら
の力の作用によるマシンベッドなどの変形が示されてい
る。中空円筒１に供給する空気の圧力が周辺圧力より高
い場合、レーザー彫込み機の心押し台３及び主軸台２に
はその高圧力が作用する。前記主軸台２と心押し台３
は、マシンベッド４に固定されている。この場合、心押
し台３はガイド上を移動して主軸台２に対する位置を変
えることができるので、異なる長さの中空円筒１をこれ
に係合させることが可能である。ただし、加工作業の間
は、心押し台３もマシンベッド４に固定される。

【００１３】図８からわかるように、中空円筒１内部に
生成された内部面を押す力の働くラインは、中空円筒１
の回転軸５に一致する。中空円筒１の主軸台側端部６
が、主軸台２内に設けられた駆動シャフト８により駆動
可能な錐台形の軸受装置（係合部）７によって閉鎖され
ている場合、前記力の大きさは、中空円筒１内に発生し
た圧力と、中空円筒１の内側断面との積に対応する。こ
の力が中空円筒１の内側断面の重心を通過し、この力の
働くラインは中空円筒１の回転軸５に一致する。ここ
で、軸流送風機９の開放部などの表面が押す力を受けな
いように見えるとしても、心押し台３には、前記の力と
大きさの等しい反対向きの力が作用している。実際に、
軸流送風機９のブレードには高い荷重がかかり、軸流送
風機９に作用する全体的な力も、中空円筒１内に作用す
る圧力と、軸流送風機９の開放断面の積で表すことがで
きる。この力は、さらに、軸流送風機９のキャリア１０
を介して心押し台３に伝えられる。心押し台３にはさら
に、その閉鎖面を介して、中空円筒１内で作用する圧力
の他の成分が作用している。したがって、これらすべて
の力の合計は、中空円筒１の内部断面と、中空円筒内部
に蓄積された圧力との積に対応する。

【００１４】心押し台３には軸受装置１１が回転自在に
さらに取り付けられ、これが中空円筒１の他端部を支持
する。軸受装置１１は環状の形状で、中央部にダクトを
有する。このダクトから中空円筒１の内部に空気が送り
込まれる。

【００１５】円筒が実質的に円形の断面形状を形成する
ために必要な内部圧力は、円形にクランプされる中空円
筒１の壁厚が大きいほど、高くする必要がある。ここ
で、後工程のスクリーン印刷用ステンシルの電気鋳造工
程にはマスターが好都合だが、マスターにはさまざまな
応力がかかる。例えば、電気鋳造浴においては、静水上
昇力（hydrostatic lifting forces）の結果、曲げ応力
を受けることになる。このため、マスターの壁厚は、通
常スクリーン印刷用ステンシルの壁厚より大きい（約２
倍から３倍）。従って、マスターを円形に膨張させるに
は、ステンシルより高い圧力を用いなければならない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】実質的に閉じられた中
空円筒を用いる場合、円筒内部に発生する端部面を押す
力のために、以下に述べるような問題が生じる。すなわ
ち、マシンベッドに結合された２つの軸受装置が互いを
遠ざける方向に付勢され、この結果、軸受装置がマシン
ベッドに固定されている場合にはマシンベッドが弓なり
に反ってしまう。一方、光学系装置もマシンベッド上に
支持されているので、マシンベッドが上記のように弓な
りに反ることにより、光学系装置の中空円筒に対する位
置もずれてしまう。この結果、中空円筒の表面に極めて
正確なパターンを生成することが不可能となる。

【００１７】具体的には、上記のタイプの中空円筒が図
８に示す装置でクランプされ、内部圧力を受けると、曲
げモーメントがマシンベッド４に作用する。この曲げモ
ーメントは、心押し台もしくは主軸台にかかる全力と、
中空円筒の回転軸５とマシンベッド４の断面の重心を通
る軸１３との間の距離１２との積である。この曲げモー
メントは、主軸台２と心押し台３の間の領域においてマ
シンベッド４を上方に湾曲させる。彫込み機全体の大き
さからすればこのような変形はきわめて小さいものであ
るが、この変形によって、彫込み用のスライダすなわち
光学系スライダ（図示されず）をガイドするためにマシ
ンベッド４に取り付けられたガイドは、中空円筒１の回
転軸５に対して湾曲する。この結果、前記ガイドは、中
空円筒１の表面母線（generatrices）に対してもずれて
しまう。このようなずれは、特に繊細な彫込み作業の場
合には、軽視できない。

【００１８】本発明は、以下のような中空円筒の加工用
装置を提供することを目的とする。すなわち、中空円筒
の内部に高圧力が充満し、マシンベッドがそれほど強固
でない場合でも、中空円筒の表面に光照射による高い精
度のパターンを生成することのできる中空円筒加工装置
である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明はマシンベッド上で支持され、中空円
筒をその両端面を介して回転自在に保持する２つの軸受
装置と、前記中空円筒の一端面からその内部に気体を送
り込む気体供給装置と、前記中空円筒の外側表面に光を
照射し加工を行う光学系装置であって、前記中空円筒の
長さ方向にマシンベッド上をガイドされ移動する光学系
装置と、を含む中空円筒加工装置であって、気体供給装
置側に設けられた軸受装置に係合し、前記中空円筒の内
部を軸方向に移動し該中空ピストン内部の圧力を調整す
る密封ピストンと、前記密封ピストンを移動させる少な
くとも１つのひも状要素と、を備えることを特徴とす
る。

【００２０】密封ピストンが中空円筒の内部に設けられ
ていることにより、気体供給装置に対向しない密封ピス
トンの側に設けられた軸受装置は、圧力を受けない。一
方、中空円筒内部のガス気圧により、密封ピストンと、
気体供給装置の側に設けられた軸受部材とには、実質的
に等しい、反対向きの力が作用する。しかし、密封ピス
トンにかかる力は、前記ひも状要素のために気体供給装
置の側の軸受装置に作用する結果、この軸受装置にかか
る力は実質的にゼロになる。この結果、中空円筒を保持
する２つの軸受装置は互いを遠ざける方向に付勢される
ことはなく、つまりこれら２つの軸受装置の間の中央領
域でマシンベッドが弓なりに反る現象も起こらない。そ
こで、マシンベッドにしっかりと固定された光学系装置
を用いれば、中空円筒の表面により正確なパターンを形
成することができる。ここでは、心押し台あるいは主軸
台を軸受装置として扱ってもよい。

【００２１】前記目的を達成するために、第２の発明
は、第１の発明の中空円筒加工装置において、前記密封
ピストンは、中空円筒の長さ方向の軸に沿って延びるひ
も状要素を介して前記軸受装置に係合されていることを
特徴とする。

【００２２】前記目的を達成するために、第３の発明
は、第１または第２の発明の中空円筒加工装置におい
て、前記ひも状要素は、前記軸受装置に固定されたロー
プドラムに巻き付け可能なロープであることを特徴とす
る。

【００２３】前記目的を達成するために、第４の発明
は、第３の発明の中空円筒加工装置において、前記ロー
プは、偏向プーリを介してロープドラムに導かれること
を特徴とする。

【００２４】前記目的を達成するために、第５の発明
は、第１、第２、第３、第４の発明のいずれかの中空円
筒加工装置において、前記ひも状要素の長さ方向の移動
は、ステッピングモータによって行われることを特徴と
する。

【００２５】この構成によれば、密封ピストンと気体供
給装置側の軸受装置は、密封ピストンから軸受装置に横
断方向の力が極力伝わらないように結合することができ
る。また、密封ピストンは、円筒の長さ方向を簡単に移
動することができる。すなわち、気体供給装置の側の軸
受装置から遠ざかる方向には、中空円筒内部の圧力によ
って移動し、これにロープが追従する。さらに気体供給
装置の方向には、ロープをロープドラムに巻き付けるこ
とによって移動する。

【００２６】好ましくは、密封ピストンは、その動作に
おいて、内部圧力と追従するロープの運動とによって、
気体供給装置の側に設けられた軸受装置に対向する軸受
装置に限りなく近づけて移動される。ただし、この場
合、密封ピストンがこの軸受装置に接触しないようにす
る。このようにして中空円筒はその長さの範囲でできる
限り大きく膨張し、円形の断面を提供することができ
る。

【００２７】中空円筒が、その加工作業工程において、
表面に衝突する光照射によって周面を開放される場合
は、次のようにして密封ピストンを移動させることがで
きる。すなわち、移動したピストンと気体供給装置側の
軸受装置の間に残された円筒の領域が完全に閉鎖された
状態になるか、もしくは中空円筒の数列の孔だけが開放
された状態になるように密封ピストンを移動することが
できる。こうすれば、中空円筒を膨らませるために、高
出力のガス圧力発生装置が必要とならない。この場合、
密封ピストンを光学系装置の長手方向の動きに合わせて
移動させればよい。また、円筒は、密封ピストンの前後
方部または密封ピストンの領域のいずれをも照射するこ
とができる。

【００２８】前記目的を達成するために、第６の発明
は、第１、第２、第３、第４、第５の発明のいずれかの
中空円筒加工装置において、気体供給装置と同じ側に設
けられた中空円筒を支持する軸受装置は、密封ピストン
と係合するレセプタクルを備えることを特徴とする。

【００２９】この構成によれば、密封ピストンが気体供
給装置側の軸受装置の位置に完全に達するまでガイドさ
れると、密封ピストンはこのレセプタクルに係合し、ひ
も状要素によりレセプタクルに引きつけられる。この結
果、密封ピストンはレセプタクルにしっかりと固定され
る。こうして、密封ピストンは、中空円筒を取り外した
場合にもこの軸受装置に結合される。

【００３０】前記目的を達成するために、第７の発明
は、第１、第２、第３、第４、第５、第６の発明のいず
れかの中空円筒加工装置において、前記密封ピストン
は、玉軸受を介して、ひも状要素に連結された中央固定
体（central tie ）に取り付けられることを特徴とす
る。

【００３１】この構成によれば、密封ピストンが円筒と
共に回転可能であるだけでなく、ひも状要素のねじれを
効果的に防ぐこともできる。

【００３２】前記目的を達成するために、第８の発明
は、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７の発明
のいずれかの中空円筒加工装置において、前記気体供給
装置は、中空円筒を支持する軸受装置と同軸上に配設さ
れた軸流送風機であることを特徴とする。

【００３３】前記目的を達成するために、第９の発明
は、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７の発明
のいずれかの中空円筒加工装置において、前記気体供給
装置は、加工装置の外部に設けられた圧縮空気発生機
と、該圧縮空気発生機に接続され、中空円筒を支持する
軸受装置の内部に設けられたノズルとから構成されるこ
とを特徴とする。

【００３４】この構成によれば、中空円筒内部に効率的
に気体を送り込み、該中空円筒を膨らませることができ
る。なお、前記圧縮空気発生機として、例えば圧縮空気
ネットワークに接続される。

【００３５】前記目的を達成するために、第１０の発明
は、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９の発明のいずれかの中空円筒加工装置におい
て、前記密封ピストンは、光学系装置の長さ方向の移動
と同期して移動することを特徴とする。

【００３６】この構成によれば、光学系装置による加工
に適した中空円筒の膨張状態を維持した最適な中空円筒
表面の位置に光照射を行い高い精度のパターンを生成す
ることができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面を用いて説明する。図１には、図８と同様に、中空
円筒１に例えば圧縮空気などの圧縮気体を充填させる際
に主軸台２、心押し台３及びマシンベッド４に作用する
主な力が示されている。図１において、中空円筒１はそ
の内部に、軸方向に移動が可能な密封ピストン１４を備
える。密封ピストン１４は、前記中空円筒の内壁を密封
し、ひも状要素１５（ここではロープ）によって、密封
ピストンにかかる力を心押し台３に伝える。このような
構成により、マシンベッド４には曲げモーメントが作用
しないことが保証される。ひも状要素１５の力、すなわ
ちロープの力１６は心押し台の引っ張り力（pull）とし
て作用する。この引っ張りは、心押し台３にかかる力１
７の合計と等しく、さらにこれと反対の方向を向いた力
である。このためには、ひも状要素１５すなわちロープ
を介して心押し台３に横方向の力が伝わらないようにし
なければならない。このため、ひも状要素１５すなわち
ロープは、少なくとも実質的に中空円筒１の回転軸の方
向及びその位置に延びていなければならない。そして、
ロープは第１偏向プーリ１８及び第２偏向プーリ１９の
周囲をガイドされ、ロープドラム２０に巻き付けられ
る。あるいはこれから巻き解かれる。当然ながら、ひも
状要素１５の運動は、マシンベッド４のデザイン及び強
度によって、回転軸５の位置から多少ずれることもある
が、変形したマシンベッド４の曲線が特定の限定値を越
えた場合にのみ、彫込みパターンにおいてこの影響が顕
著に表れる。

【００３８】図１において、密封ピストン１４に作用す
る付勢力は符号２１で示されている。一方、軸受装置１
１は端部面レセプタクル２２を有する。端部面レセプタ
クル２２は、密封ピストン１４が心押し台３まで完全に
移動すると、密封ピストン１４と係合する。このため、
中空円筒１が加工装置から取り外された場合でも、密封
ピストン１４は軸受装置１１のレセプタクル２２に固定
されたままである。

【００３９】このように、中空円筒１を保持する主軸台
２と心押し台３は互いを遠ざける方向に付勢されること
はなく、つまり主軸台２と心押し台３の間の中央領域で
マシンベッド４が弓なりに反る現象も起こらない。そこ
で、マシンベッド４にしっかりと固定された光学系装置
を用いれば、中空円筒の表面により正確なパターンを形
成することができる。

【００４０】図２は、本発明による実施形態の具体的な
装置の全体を示した斜視図である。符号２３は薄い中空
円筒であり、ラッカーコートを施したマスターあるいは
ラッカーコートした円筒型スクリーンを表している。こ
の中空円筒２３はその２つの開放端部において支持され
ている。すなわち、軸受装置としての支持コーン２５が
その心押し台側の端部に係合し、軸受装置としての支持
コーン２６がその主軸台側の端部に係合している。中空
円筒２３を回転運動させるための回転駆動装置は、主軸
台２７内に設けられている。空気は、心押し台２９に設
けられた中空シャフト２８を介して、中空円筒２３の内
部に導入される。中空円筒の内部に送り込まれる空気の
圧力は、適当な方法で周囲の圧力よりわずかに高められ
ている。この空気を供給するために、例えば、ラジアル
送風機３０が設けられている。ラジアル送風機３０は、
空気管３１を介して圧縮空気を中空シャフト２８に供給
する。スライダ３２は、中空円筒２３が回転している間
に中空円筒２３の軸方向に動く。スライダ３２には回転
式固体レーザ２４が取り付けられ、彫込みパターンの情
報に応じてこの固体レーザ２４のスイッチがオンオフさ
れる。レーザ２４の発する光線は、偏向ミラー２４ａを
介して中空円筒２３に照射される。スライダ３２はスピ
ンドル３３によって駆動される。スピンドル３３は、そ
のフランジ部分に取り付けられたステッピングモータ３
４を有する。マシンベッド４に固定されたガイド３５
は、スライダ３２を正確に平行にガイドする役割を有す
る。回転角度トランスミッタ３８（エンコーダ）は、中
空円筒２３のそれぞれの角度位置を、データライン３７
を介してコンピュータ３６に伝える。コンピュータ３６
は、制御ユニット（図示せず）を介して、ステッピング
パルスをステッピングモータ３４に送り、スイッチオン
及びスイッチオフコマンドを固体レーザ２４に送る。

【００４１】心押し台２９は、ガイド３９上に置かれ、
中空円筒２３の長さ方向に移動することができる。この
ように、心押し台２９の位置を異なる長さの中空円筒に
合わせて調節することができる。さらに、中空円筒２３
を交換するために、心押し台２９を中空円筒から遠ざか
る方向にずらすことができる。こうして、中空円筒２３
を後方に引き出し、装置から簡単に取り外すことができ
る。

【００４２】図３及び図４は、心押し台２９の１デザイ
ンを示す側面図及び立面図である。心押し台２９はベー
スプレート６７を有する。ベースプレート６７は、端部
プレート４０及び外部に対して心押し台２９を覆うシー
トメタルケーシング６６に結合しているため、非常に強
固な構成が得られる。端部プレート４０には、ネジ４２
によって剛性軸受スリーブ４１が固定されている。剛性
軸受スリーブ４１は、玉軸受４３を保持している。２つ
の玉軸受はスラストリング４４とスリーブ４５によって
間隔を空けられ、溝ナット４６によって剛性軸受スリー
ブ４１のカラー４７に抗して付勢される。玉軸受４３
は、回転自在の支持スリーブ４８を支持している。リン
グ４９は支持スリーブ４８の軸方向の移動を防いでい
る。支持スリーブ４８には交換可能な支持コーン２５が
固定されている。支持コーン２５は、スペーサスリーブ
５１及び溝ナット５０を介して、支持スリーブ４８のカ
ラーに抗して付勢される。支持コーン２５は交換可能で
あるので、内径の異なる中空円筒２３をクランプする場
合に、その内径に応じた別のサイズの支持コーンに交換
することができる。軸流送風機５３によって供給された
加圧気体は、中空円筒２３の内部５２内に充満する。こ
の加圧気圧は、通常の外部気圧より約５から５０ミリバ
ール高められている。ただし、通常気圧よりかなり高い
気圧の場合は、軸流送風機によって発生させることはで
きない。そして、玉軸受４３を通って中空円筒２３の内
部５２から空気が漏れないように、密封リング７２が供
給されている。さらには、密封ピストン（詳細について
は後に示す）が中空円筒２３の内部に設けられている。
密封ピストンには、中空円筒２３内部５２の加圧気体が
これに抗して作用するので、密封ピストンはロープ５６
によってその軸方向の位置に保持されていなければなら
ない。このロープ５６は、偏向プーリ５７及び５８によ
ってその中空円筒の回転軸５に沿った中心位置からずれ
てガイドされるため、軸流送風機５３を回避することが
できる。ロープ５６は、端部プレート４０に設けられた
スロット７０を通過し、ロープドラム５９に巻き付けら
れる。偏向プーリ５７、５８は、剛性軸受スリーブ４１
上に設けられた軸の周囲を回転する。クランプ６０は、
ロープドラム５９上でロープの端部を保持する。ロープ
ドラム５９は、ウォームホイール６２と共に、軸受構造
６５に支持されたシャフト６１上に保持される。ステッ
ピングモータ６４に接続されたウォーム６３がウォーム
ホイール６２を駆動する。ロープ５６を巻付けたり巻き
解いたりすると、ロープ５６はシャフト６１の軸方向に
移動する。ロープ５６の信頼できるガイドを保証するた
めに、偏向プーリ５８のロープ溝はロープの深さに対応
するように形成されている。軸流送風機５３は、ストラ
ット５４によって取り付けリング５５に保持され、取付
リング５５はネジによって端部プレート４０に取り付け
られている。さらに、より高い加圧気体を供給しなけれ
ばならない場合には、軸流送風機５３をマルチステージ
送風機として設計することもできる。

【００４３】中空円筒２３を支持する力に加え、心押し
台２９には、中空円筒内部５２に働く力とロープ５６の
長さ方向の力が作用する。内部に働く力とロープの長さ
方向の力は互いに相殺されるため、これらの力によって
弾力的に変形するのは心押し台２９だけであり、マシン
ベッドは変形しない。この結果、弾性による中空円筒２
３のずれは微小であり、きわめて精密な彫込みが可能と
なる。

【００４４】図５には、心押し台２９の別の構成が示さ
れる。ここでは、中空円筒内部５２へのガス供給は、装
置外部に取り付けられた圧縮空気ネットワークを装置に
接続することによって行われる。このネットワークから
送られる空気は、可撓性の導管６８を通り、さらに図示
されない減圧機とフィルタを介して端部プレート４０に
位置するノズル６９を流れて、中空円筒の内部５２に入
る。ロープ５６は円筒断面の中央部に位置するスロット
７０を通過してガイドされ、ここでもロープドラム５９
に巻きとられて、ここから巻き解かれる。ロープドラム
５９は、平歯車７１を介してステッピングモータ６４に
よって駆動される。保持リング７３が取り付けられ、密
封ピストンがその端部位置に到達して、ロープ５６によ
り心押し台２９に抗する位置まで完全に引きつけられた
時に、この密封ピストンを保持する。保持リング７３
（レセプタクル）は支持スリーブ４８の開放端部にしっ
かりと固定されている。

【００４５】前述の密封ピストン７４が図６に示され
る。この密封ピストン７４は、図において左側に配設さ
れた交換可能な受けリング７５と、極めて薄くかつ軽い
中央リング７６と、図の右側に位置するリングキャップ
７７から構成される。この密閉ピストン（リング構造）
７４は中空円筒２３のそれぞれの大きさに対応するもの
でなければならない。このため、リング構造は交換がで
きるように、ネジ７９によって着脱可能に中央軸受ハウ
ジング７８に保持されている。中央軸受ハウジング７８
は、このリング構造７４及び中空円筒２３と共に回転す
る。このため、中央軸受ハウジング７８は、玉軸受８０
を介して、回転しない固定体８１に支持されている。密
封リング８２によって、高気圧の存在する中空円筒２３
の内部５２から空気の漏れがないことが保証される。同
じく空気の漏れを防ぐために、受けリング７５、中央リ
ング７６、リングキャップ７７、中空円筒２３の間の間
隙も極めて小さくされている。当然ながら、中空円筒２
３の内部５２からの空気の漏れを完全に防ぐことはでき
ない。したがって、中空円筒２３の断面を円形に保つた
めに用いられる加圧気体を、軸流送風機またはラジアル
送風機によって供給することが効果的である。軸流送風
機またはラジアル送風機は、供給された空気量に対する
供給特性（delivery characteristic ）の低下がわずか
であるためである。

【００４６】中空円筒２３があらかじめ孔を形成した環
状のスクリーンであり、スクリーンの彫込みがその外側
表面上に設けられたラッカー層の除去により行われる場
合にも、上記の密封ピストン７４を用いることができ
る。この場合には、環状スクリーンのオリフィスは塞が
れないので、密封ピストン７４がなければ、極めて多量
の空気が漏れ、高い圧縮力を用いなければならない。そ
こで、密封ピストン７４によって、環状スクリーンのす
でに彫り込んだ部分と中空円筒２３の加圧気体が充填さ
れた部分とを分離することで、供給する圧縮空気をかな
りの割合で減ずることができる。この場合、彫込み作業
は主軸台２７の位置する側から開始される。彫込みヘッ
ドを構成するスライダ３２、個体レーザ２４、ミラー２
４ａが心押し台２９の方向に進むにつれて、中空円筒
（環状スクリーン）２３の部分が大きく表れる。密封ピ
ストン７４は、彫込みヘッドのこのような前進にほぼ同
期して環状スクリーン２３の内部を移動する。

【００４７】本発明において、部分的にしか気圧が満た
されないスクリーン円筒では、同心上の安定した運動が
損なわれるのではないかとの懸念に関しては以下のよう
な証明がなされた。すなわち、全長に対して半分もしく
は３分の１の長さに相当する部分にのみ気圧が満たされ
たスクリーン円筒であっても、その彫込み位置において
優れた同心的な運動特性を表すことが確証された。

【００４８】密封ピストン７４は、環状スクリーンの彫
込みの際に空気漏れが起こらない場合でも用いられる。
これは、ラッカー層は橋かけしているがレーザ光線によ
る彫込み作業によって除去されず、橋かけされないラッ
カー層が後続の工程（すなわち現像プロセス）で初めて
除去されるという場合である。彫込みパターンの位置に
関する精度には、この作業工程は全く影響しない。この
製造工程は、よりコストがかかるが、細かい彫込みの場
合には好んで用いられる。これは、より短い波長のレー
ザ光線を用いることができるために、照射光の焦点直径
が小さくなるためである。しかし、ここでも、精度の高
いスクリーンの同心的な運動が要求される。そこで、ス
クリーン内部を加圧気体で満たすことにより、このよう
な要求に応じることができる。

【００４９】図７は、主軸台２７の側から中空円筒２３
の内部５２へ高気圧での空気を供給する場合の、主軸台
２７の構成上の設計を示す図である。中空円筒２３を駆
動する駆動シャフト８３は、中空シャフトとして設計さ
れ、玉軸受４３を介して主軸台ハウジング９１に回転自
在に取り付けられている。歯付きベルトホイール８５は
駆動シャフト８３上に置かれ、これに固定するよう接続
される。歯付きベルトホイールには歯付きベルト８６が
係合している。フランジディスク８７により、歯付きベ
ルト８６が横方向に滑ってはずれないようになってい
る。端部プレート４０はリング軸受ハウジング９５を支
持し、ここに、右側の玉軸受４３が取り付けられる。こ
の玉軸受４３は、保持ディスク９６によって保持されて
いる。送風機ホイール８４は、駆動シャフト８３の開放
内部において回転し、中空円筒２３の内部５２の圧力を
高める。この送風機ホイール８４は、Ｖ字ベルトプーリ
９３と共に、ベル型シャフト９２に取り付けられる。Ｖ
字ベルト９４は、ベル型シャフト９２及び送風機ホイー
ル８４を駆動する。密封ピストン７４を保持したり動か
したりするロープ５６は、ベル型シャフト９２を通って
偏向プーリ５７にガイドされ、ここから周知の方法によ
りロープドラム５９にガイドされる。ロープドラム５９
は、図３及び図４におけるロープドラムと同様に駆動さ
れる。ベル型シャフト９２は、２つの玉軸受４３によっ
て、中空軸スタブ８８に取り付けられる。偏向プーリ５
７は、軸８９によってこの中空軸スタブ８８内に支持さ
れている。中空軸スタブ８８は、主軸台ハウジング９１
の左側プレート９０に固着されている。その他、図３及
び図４と同じ部材には同じ符号がつけられ、それらにつ
いての説明は省略する。

【００５０】

【発明の効果】上記のように、本発明によれば、中空円
筒の内部に設けられ、ひも状要素に接続された密封ピス
トンにより、中空円筒の両端部を保持する２つの軸受装
置さらには主軸台と心押し台にはこれらを押す力がかか
らない。この結果、２つの軸受装置は互いを遠ざける方
向の力を受けることがなく、つまりこれら２つの軸受装
置の間の領域でマシンベッドが弓なりに反ることもな
い。これにより中空円筒の表面により正確なパターンを
形成することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る中空円筒加工装置の構成を説明
する図であり、中空円筒に圧力がかけられている状態を
示す概念図である。

【図２】 本発明に係る実施形態の中空円筒加工装置の
全体を表す斜視図である。

【図３】 本発明に係る実施形態の中空円筒加工装置の
心押し台部分の断面図である。

【図４】 図３の断面と直行する方向の断面図である。

【図５】 本発明に係る他の実施形態の中空円筒加工装
置の心押し台部分の断面図である。

【図６】 本発明に係る実施形態の中空円筒加工装置の
中空円筒内部に圧力ピストンが配設された状態を示す断
面図である。

【図７】 本発明に係る他の実施形態の中空円筒加工装
置の主軸台部分を断面図である。

【図８】 従来の中空円筒加工装置を示す図であり、中
空円筒に圧力がかけられている状態を説明する説明図で
ある。

【符号の説明】

１，２３ 中空円筒、２，２７ 主軸台、３，２９ 心
押し台、４ マシンベッド、７，１１，２５，２６ 軸
受装置、１４，７４ 密封ピストン、１５ ひも状要
素、１８，１９，５７，５８ 偏向プーリ、２０，５９
ロープドラム、９，５３ 軸流送風機、６４ ステッ
ピングモータ、６９ ノズル。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マシンベッド上で支持され、中空円筒を
   その両端面を介して回転自在に保持する２つの軸受装置
   と、 前記中空円筒の一端面からその内部に気体を送り込む気
   体供給装置と、 前記中空円筒の外側表面に光を照射し加工を行う光学系
   装置であって、前記中空円筒の長さ方向にマシンベッド
   上をガイドされ移動する光学系装置と、 を含む中空円筒加工装置であって、 気体供給装置側に設けられた軸受装置に係合し、前記中
   空円筒の内部を軸方向に移動し該中空ピストン内部の圧
   力を調整する密封ピストンと、 前記密封ピストンを移動させる少なくとも１つのひも状
   要素と、 を備えることを特徴とする中空円筒加工装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の中空円筒加工装置にお
   いて、 前記密封ピストンは、中空円筒の長さ方向の軸に沿って
   延びるひも状要素を介して前記軸受装置に係合されてい
   ることを特徴とする中空円筒加工装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の中空円筒
   加工装置において、 前記ひも状要素は、前記軸受装置に固定されたロープド
   ラムに巻き付け可能なロープであることを特徴とする中
   空円筒加工装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の中空円筒加工装置にお
   いて、 前記ロープは、偏向プーリを介してロープドラムに導か
   れることを特徴とする中空円筒加工装置。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項２または請求項３
   または請求項４記載の中空円筒加工装置において、 前記ひも状要素の長さ方向の移動は、ステッピングモー
   タによって行われることを特徴とする中空円筒加工装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１または請求項２または請求項３
   または請求項４または請求項５記載の中空円筒加工装置
   において、 気体供給装置と同じ側に設けられた中空円筒を支持する
   軸受装置は、密封ピストンと係合するレセプタクルを備
   えることを特徴とする中空円筒加工装置。
7. 【請求項７】 請求項１または請求項２または請求項３
   または請求項４または請求項５または請求項６記載の中
   空円筒加工装置において、 前記密封ピストンは、玉軸受を介して、ひも状要素に連
   結された中央固定体に取り付けられることを特徴とする
   中空円筒加工装置。
8. 【請求項８】 請求項１または請求項２または請求項３
   または請求項４または請求項５または請求項６または請
   求項７記載の中空円筒加工装置において、 前記気体供給装置は、中空円筒を支持する軸受装置と同
   軸上に配設された軸流送風機であることを特徴とする中
   空円筒加工装置。
9. 【請求項９】 請求項１または請求項２または請求項３
   または請求項４または請求項５または請求項６または請
   求項７記載の中空円筒加工装置において、 前記気体供給装置は、加工装置の外部に設けられた圧縮
   空気発生機と、該圧縮空気発生機に接続され、中空円筒
   を支持する軸受装置の内部に設けられたノズルとから構
   成されることを特徴とする中空円筒加工装置。
10. 【請求項１０】 請求項１または請求項２または請求項
    ３または請求項４または請求項５または請求項６または
    請求項７または請求項８または請求項９記載の中空円筒
    加工装置において、 前記密封ピストンは、光学系装置の長さ方向の移動と同
    期して移動することを特徴とする中空円筒加工装置。