JPH0839754A - スクリーン印刷ステンシルの製作方法およびその製作装置 - Google Patents

スクリーン印刷ステンシルの製作方法およびその製作装置

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JPH0839754A
JPH0839754A JP7101393A JP10139395A JPH0839754A JP H0839754 A JPH0839754 A JP H0839754A JP 7101393 A JP7101393 A JP 7101393A JP 10139395 A JP10139395 A JP 10139395A JP H0839754 A JPH0839754 A JP H0839754A
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stencil
hollow cylinder
laser beam
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equation
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Rueckl Siegfried
リュックル ジークフリート
Kapfinger Harald
カプフィンガー ハラルド
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Schablonentechnik Kufstein GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スクリーン印刷ステンシル上にステンシルパ
ターンを一層正確に製版する。 【構成】 外周にラッカー層１ｃを露出させる肉薄中空
円筒１ａを円筒軸２５回りに回転させる。ラッカー層１
ｃに焦点を合わせたレーザビーム１９を円筒軸２５方向
に移動させながらこのレーザビーム１９をステンシルパ
ターン１ｂに従ってオン／オフさせる。レーザビーム１
９に対して固定された少なくとも１つの測定位置で、中
空円筒１ａの壁の実際の位置を測定し、中空円筒１ａ円
周上の複数位置で理想位置からの半径方向のずれを求め
る。少なくとも１つの測定点で得られた半径方向のずれ
から第１作動信号を導き出し、理想位置に対する中空円
筒１ａの接線方向のずれを補償して、この補償されたず
れに基づいてステンシルパターン１ｂを中空円筒１ａの
円周方向に変位させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスクリーン印刷ステンシ
ルを製作する方法およびそのための装置に関し、特に、
外周にラッカー層を露出させる肉薄中空円筒を円筒軸回
りに回転させ、ラッカー層に焦点を合わせたレーザビー
ムを円筒軸方向に移動させながらこのレーザビームをス
テンシルパターンに従ってオン／オフさせるスクリーン
印刷ステンシルの製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、回転軸回りで回転する肉薄中空円
筒の表面にラッカー層を形成し、所望のステンシルパタ
ーンをこのラッカー層に転写するスクリーン印刷ステン
シルの製作方法は公知である。この方法では、レーザビ
ームの焦点がラッカー層の領域に当てられ、レーザビー
ムは、回転軸方向に移動させられるとともに、ステンシ
ルパターンに合わせてオン／オフさせられる。
【０００３】この方法を実施する装置は、肉薄中空円筒
を回転自在に収容する支持機構を備える。また、この装
置は、肉薄中空円筒に沿って移動可能なキャリッジを備
え、このキャリッジ上には、レーザビームをラッカー層
に向けて偏向させる偏向光学系が搭載される。スイッチ
装置は、記憶装置に記憶されているステンシルパターン
に合わせてレーザビームを点滅させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、一層正確に
ステンシルパターンをスクリーン印刷ステンシルに形成
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明に係る方法によれば、レーザビー
ムに対して固定された少なくとも１つの測定位置で、前
記中空円筒の壁の実際の位置を測定し、中空円筒円周上
の複数位置で理想位置からの半径方向のずれを求める。
また、少なくとも１つの測定点で得られた前記半径方向
のずれから第１作動信号を導き出し、理想位置に対する
中空円筒の接線方向のずれを補償して、この補償された
ずれに基づいて前記ステンシルパターンを中空円筒の円
周方向に変位させる。
【０００６】中空円筒の変形は、静的な影響や動的な影
響によってもたらされ、レーザビームに対する円筒表面
の変位を引き起こし、好ましくない。しかし、この変形
は、上記した本発明に係る方法によって補償される。そ
の結果、中空円筒上に形成されたステンシルパターン
は、望まれるステンシルパターンと一層正確に一致する
ようになる。こうして中空円筒上に作成されるステンシ
ルパターンは、必要に応じて、電子メモリに記憶するこ
とができる。
【０００７】本発明による好適な実施例によれば、少な
くとも前記測定点での前記半径方向のずれに基づいて第
２作動信号を導き出し、中空円筒が測定点とレーザビー
ムとの角距離に対応する円周部分にわたって回転した
後、第２作動信号を用いて前記レーザビームの焦点を半
径方向に調整し、半径方向のずれを補償する。
【０００８】かかる方法によれば、レーザビームの焦点
は常にラッカー層の領域に保持される。静的な影響や動
的な影響によって円筒表面が半径方向に移動する場合で
さえも焦点の保持は維持される。その結果、前述の方法
と同様に、一層正確なステンシルパターンが得られる。
【０００９】本発明に係る装置によれば、キャリッジに
は、中空円筒壁の実際の位置が生じさせる理想位置から
の半径方向のずれを測定する少なくとも１つのセンサが
搭載され、測定されたずれの関数に基づいて、ステンシ
ルパターンの接線方向変位を生じさせる調整手段が設け
られる。この接線方向変位は電子的な調整手段によって
実行される。この調整手段は、時間を前後させながらス
テンシルパターンを記憶装置から読み出し、これによっ
て中空円筒の接線方向変位を補償する。ただし、調整手
段として、中空円筒の円周方向に沿ってレーザビームを
偏向させ、レーザビームを中空円筒に当てる電気機械的
調整手段を使用することもできる。また、もう１つの調
整手段を用いて、中空円筒に対して半径方向にレーザビ
ームの焦点を調整することもできる。この調整では、測
定された半径方向の位置ずれの関数を用いて、理想の真
円からの半径方向の変形を補償することができる。
【００１０】
【実施例】例えば、製版機を用いて円筒形のスクリーン
印刷ステンシルを刻む場合、ステンシルごとに回転軸を
正確にとることが非常に重要である。複数のステンシル
を組み合わせて様々な色を重ねて印刷する場合の色ずれ
をなくす必要があるからである。ステンシルの断面形状
が真円形からずれていたり、ステンシルの円形断面の中
心が製版機の回転軸中心からずれていたりすると、スク
リーン円筒上のパターン画像の刻みが不正確になったり
円周方向に変位してしまう。実際には、ステンシルは孔
が穿たれた肉薄中空円筒に形成され、例えば、その直径
は２００〜３００ｍｍ、その長さは１０００〜３０００
ｍｍ、その肉厚は０．１ｍｍ程度となる。こういった実
際のステンシルは、目標の円筒形に対して０．１ｍｍオ
ーダーの変形を発生させてしまう。
【００１１】このような変形を考察する場合、変形量を
測定している間、ステンシルをどのように挟持するかも
重要である。仮に、一方の端部が直に土台に接するよう
に丸いステンシルを置いた場合、ステンシルは同寸法の
理想的な円筒から数ｍｍも変形する。上述の０．１ｍｍ
オーダーの変形は、正確に中心が一致した挟持装置、例
えば、正確に位置決めされた内部チャックによってステ
ンシルの両端面を維持したり、旋盤のワーク保持センタ
のような同心の円錐係合片をステンシルの両開放端に係
合して測定されたものと推測される。このような挟持装
置がある程度正確に設計されていれば、肉薄のステンシ
ルの両端はわずかな偏心を示すにすぎない。それでも、
中央に行くにしたがって内部応力のために同心からの乱
れが大きくなる。このときの偏差を電気誘導や光学系と
いった非接触の測定法で測定すると、中央に行くにした
がって前述の０．１ｍｍオーダーの半径方向のずれが発
見される。この半径方向のずれを測定するだけでは不十
分であり、適切な技術によりこの偏心を補正することが
望まれる。この補正によって刻みの誤差が回避されるか
らである。測定装置としては、光学的または電気誘導セ
ンサが挙げられ、どちらのセンサも、センサに固定の基
準点とセンサを通過するステンシル壁との間の垂直距離
を測定する非接触な測定方法である。
【００１２】前述の半径方向のずれは、ステンシルが置
かれた環境の物理変数の影響を受ける。その結果、半径
方向のずれが増幅されたり縮小することがある。例え
ば、ステンシルの内部に圧力を加え、ステンシルを丸く
膨らませると、それによって成立する膜張力によって理
想の円筒形に近くなる。
【００１３】時間を追って変動する力は、ステンシルに
作用してステンシルを振動させ、ずれを増幅する可能性
がある。こういった状態は、例えば、不正確な回転アク
チュエータによって発生する。実験によれば、中空円筒
の筒壁に生じるこの動的な変形は、静的な変形に重ね合
わされたとしても、ステンシルの内部に作用する圧力に
よって縮小させることができる。明らかに圧力がステン
シルの振動を減衰させる（これについては後述する）。
しかし、圧力は必ずしも必須の要件ではない。
【００１４】半径方向のずれを幾何学的に解析するに
は、ステンシルおよび測定装置の座標に一致した適切な
座標が必要とされる。各ステンシルの円筒面にはゼロマ
ークあるいは通過マークが記される。このゼロマークの
位置は、任意の位置から選ぶことができるが、一旦決め
られた後は、永久的にステンシルに結合される。同様に
ステンシルに永久に固定される極座標系は、図１を参照
して説明されるように、このマークを用いて以下の方法
で定義される。
【００１５】第１に、極座標系の原点はステンシルの回
転軸上に存在する。第２に、半径方向は回転軸に垂直で
ある。第３に、角度χ＝０はゼロマークとの関連で与え
られる。第４に、角度座標χの向きは、ステンシルの回
転方向に対して反対方向を指すとき、角度座標χの値が
正方向に計数されるように定められる。
【００１６】回転するステンシルがセンサとなす角度位
置φは、センサとステンシル上のゼロマークとの間で測
定される。この条件によれば次式が成立する。
【００１７】
【数１】 いかなる製版機でも、回転角度φを測定するために、角
度パルス発信器（エンコーダ）が設けられる。エンコー
ダは、ゼロマークの位置でゼロパルスを送信し、しか
も、１回転３６０度＝２πをＮｕｍ個のパルスに分割す
る。Ｎｕｍ番目のパルスは、後続する回転のゼロパルス
に一致して送信される。回転角度φをｋ番目のパルスへ
変換するには次式が用いられる。
【００１８】
【数２】 または
【数３】 ここで、定数ｋは整数でしかありえないので、上記の角
度測定法の場合では、離散した角度φを非常に細かなス
テップで刻む必要がある。
【００１９】図形のずれを最もよく表す手法は、ステン
シルが１回転するごとに発生する理想ステンシルと実際
のステンシルとの半径方向偏差を拡大して表すこと、つ
まり、回転軸に同心に取り付けられた円筒ステンシルを
一定の半径Ｒ0 を有するフーリエ級数によって表すこと
である。
【００２０】
【数４】 したがってセンサから実際のステンシルまでの距離はｓ
（χ）＝Ａ−Ｒ（χ）で表される。ゼロマークとセンサ
との角度φを用いれば、実際のステンシルからセンサま
での距離Ｓsensは、式（１）を考慮して、
【数５】 となる。
【００２１】この式では、０次級数項Ｓ0 は理想のステ
ンシルからセンサまでの距離を示す。１次級数項ｃｉ
は、測定されたステンシルの円形断面の単純な偏心に対
応する。円筒断面が正確な円を描く場合でもｃｉが大き
な値となる場合がある。長手方向に並んだいくつかのス
テンシル断面を見た場合、各断面の１次級数項は直線か
らのステンシル軸心のずれに相当する。すなわち、ステ
ンシル軸心の曲がりを示す。ステンシル内部に圧力を作
用させてもこの曲がりを矯正することはできない。２次
級数項は断面が楕円形に向かうようなずれに相当する。
このずれは、ステンシルの内部にわずかに圧力を作用さ
せるだけでもゼロに近づけることができる。３次級数項
は、断面が三角形に向かうような同心性のずれに相当す
る。このずれも、同様に、内部圧力によって補償するこ
とができる。これに続く高次の級数項についても同様の
ことがいえる。しかし、半径方向の偏心を補償するに
は、フーリエ級数が高次になるほど高い内部圧力が必要
とされる。半径方向の偏心を完全にゼロに戻すには、無
限に高い内部圧力を作用させるしかないことがわかる。
内部圧力が限られている場合、ずれ級数項の振幅ｃｉに
比例する残余誤差が残ってしまう。この残余誤差は内部
圧力が全く作用しない場合にも成立するものである。
【００２２】次に、ステンシルに内部圧力を作用させ、
ステンシルを安定させるとともに丸く膨らませた場合
に、半径方向のずれを測定し、処理する方法を説明す
る。
【００２３】いま、仮に、内部に作用する圧力によって
大きく丸く膨らんだステンシルがあるとする。この内部
圧力によって振動は発生しない。内部圧力によってどう
してステンシルが安定するのか、例えば、以下のように
説明することができる。薄い円筒膜が振動する場合、振
動の振幅の瞬間値がまさしくゼロを通過する際に、膜に
よって仕切られた断面が最大となって正確な円形とな
る。振動によって生じるずれはどれもステンシルの内部
断面を縮小させる。その結果、ステンシル内部のガスが
圧縮されるか、圧力のわずかな上昇に伴いこのガスが既
設の孔を通じてステンシルの外部へ急速に流れ出ようと
する。それによって振動のエネルギが取り除かれる。す
なわち、ステンシル内部のガスがクッションとして働き
薄い膜の振動を和らげる。しかし、個々の断面を円形に
維持するような撓み振動がステンシルに生じた場合、こ
の理論は通用しない。この振動を防ぐのは内部材の吸収
力である。加えて、ステンシル断面の面方向の慣性モー
メントが大きく、ステンシルの質量が小さい結果、撓み
振動の周波数が最初からひじょうに高く、振動がほとん
ど励起されない。
【００２４】ステンシルに内部圧力が作用する場合に生
じる半径方向のずれは、ステンシル軸の曲がり、すなわ
ち、ステンシルの個々の断面のずれによって引き起こさ
れる。実際にステンシルを製版する場合、こういったず
れは刻もうとするパターン像に幾何学的な誤差を生じさ
せる。すなわち、このパターン像では、同心性を維持し
て正確な円を描く理想的なステンシルに刻まれるパター
ン像に対して位置がずれたり形が歪んだりする。こうい
った幾何学的な誤差は、第１に、刻まれる像の円周方向
に沿った位置ずれとなる。第２に、刻まれた線の幅の変
化をもたらす。この線の幅の変化は、レーザビームを合
焦させる光学系に対するステンシル壁の半径方向変化に
よって生じる。
【００２５】図２に示すように、式（５）に基づけば、
センサの位置では、実際のステンシルのステンシル壁
は、理想のステンシルに対して次式に従って変化する。
【００２６】
【数６】 この式からわかるように、ΔＳsensはマイナスの値をと
りうる。仮に、図１に示す瞬間的な位置から角度Γだけ
ステンシルが回転すると、この変化が光学系に対して作
用しても、光学系とステンシルとの距離は一定に維持さ
れなければならない。そうすれば合焦点のずれも発生し
ない。図１を直接に幾何学的に考察すると、半径方向の
距離変化ΔＳsensは次式によって与えられる。
【００２７】
【数７】 実際のステンシルのステンシル壁が、理想のステンシル
に対して円周方向に沿って変位すると、円周方向の距離
変化Δｔsensは、
【数８】 によって与えられる。
【００２８】式（６）と比較するとわかるように、偏心
ｅは振幅ｃｉに相当する。幾何学的に正しいパターンを
描くには、２つの距離変化を正す必要がある。また、式
（７）および式（８）には、回転角φに加えて角度ε1
が現れる。この角度ε1 は、式（４）および式（５）の
フーリエ級数の最大１次級数項の位相の位置を示してい
る。この角度ε1 は、明らかに、ゼロマークに対する実
際のステンシル断面の偏心の角度位置に相当する。
【００２９】式（７）および式（８）から分かること
は、円周方向のパターンの変動は、ステンシル壁の半径
方向の距離変動に対して９０度の回転角、すなわち、Ｎ
ｕｍ／４個のエンコーダパルス分進んでいることであ
る。いってみれば、円周方向のパターン変動値はＮｕｍ
／４個のエンコーダパルス先立つセンサの値としてすで
に記録されている。すなわち、ちょうどＮｕｍ／４だけ
番号の低いアドレスにメモリされるのである。製版位置
では、センサの場合と同様の距離変動が光学系にも生じ
ると考えれば、回転角Γの位相シフトによって、製版の
誤差を防止する規則を以下のように導くことができる。
【００３０】真円の円筒形のステンシルが偏心εを有し
て回転する場合、ステンシルのパターン像の誤差を補償
するには、距離センサを用いて半径距離Ｓsensを測定す
る。続いて、偏差ΔＳsens＝Ｓ0 −Ｓsensを計算し、そ
の値をメモリの位置（ｋ）にΔＳsens（ｋ）として記録
する。次に、
【数９】 個のパルスをエンコーダから受け取った後、その値をメ
モリの位置（ｋ）から読み出し、半径方向作動パルスと
してレーザビームを合焦させる光学系に供給する。この
処理は次式で象徴される。
【００３１】
【数１０】 この記述が意味するものは、（ｋ＋ＮΓ ）番目のパル
スを受け取ったら、メモリの位置（ｋ）からΔＳ
sens（ｋ）の内容を取り出し、アクチュエータを用いて
その値を光学系に作用させることである。
【００３２】同様に、（ｋ＋ＮΓ ）番目のパルスを受
け取ったら、メモリ位置としてのアドレス（ｋ−Ｎｕｍ
／４）の内容（１／４回転前に記憶されたΔＳsensの
値）を取り出し、この値を用いて円周方向のパターン変
位を決定する。このことは、
【数１１】 によって象徴される。
【００３３】この式（１１）を用いてパターン情報のメ
モリ位置の正しいアドレスを計算する。ΔＳsens（ｋ−
Ｎｕｍ／４）＞０が成立すれば、パターン情報の読み出
しは先を行っていることになる。すなわち、レーザビー
ムを制御するためのパターン情報は、理想ステンシルを
基準としたメモリ位置よりも整数にして
【数１２】 だけ高い番号のアドレスを持ったメモリ位置から読み出
される。式（１２）において、Δｔopt の値は式（１
１）の値に相当する。反対に、ΔＳsens（ｋ−Ｎｕｍ／
４）＜０が成立すれば、理想ステンシルを基準としたメ
モリ位置よりも式（１２）の値だけ小さい番号のアドレ
スを持ったメモリ位置からパターン情報を読み出す。
【００３４】さらに、処理された変数ΔＳopt を光学系
に使用する方法について触れておく。ステンシル壁の半
径方向の誤差を補償する際に頭に入れておくべき事実
は、決定された処理変数ΔＳopt によると、光学系は光
学軸方向に調整されることである。ただし、これまで考
察してきた関係から、この調整は比較的低速の動きによ
って実行することができる。なぜなら、ステンシルの内
部に作用する圧力のおかげで１次級数項のずれだけが存
在するからである。その結果、光学系を移動させる際に
は、ステンシルの回転速度に対応した周波数が用いられ
る。例えば、ステンシルが９００ｒｐｍで回転する場合
には１５Ｈｚの周波数といった具合である。同様に、光
学系の調整によって、パターンの円周方向位置をも修正
することができる。ただし、慣性を起こさず、先行する
パターン情報や後続するパターン情報を読み出すには、
コンピュータの半導体メモリを用いることが好ましい。
【００３５】次に、ステンシルに内部圧力が作用せず、
振動が励起されない場合に、ステンシルの半径方向のず
れを測定し、処理する方法を説明する。
【００３６】いま、ステンシルの両端は２つの正しく同
軸の挟持装置によって保持され、ステンシルの内部には
過剰な圧力は作用していない。ステンシル回動用のアク
チュエータは非常にバランスよく構成されているとす
る。例えば、振動を吸収するＶベルトや平ベルトによっ
て駆動力が伝達され、ベルト用プーリやシャフトにバラ
ンスの狂いがなく、駆動用モータの出力トルクは常に一
定に保たれている。この結果、ステンシル壁に振動は発
生しない。このようなステンシルでは、前述したステン
シルに比べ、半径方向のずれを示すフーリエ級数の高次
の級数項の値を無視することができない。全てのずれは
静的なものであってステンシルの回転とともに回転す
る。言い換えれば、それらのずれはステンシルに固定さ
れた座標系の中では変化しない。一旦ずれ補償の方針が
決定されると、圧電型の作動要素といった作動機構を非
常に素早く反応させる必要がある。なぜなら、ずれ補償
の動きの周波数は、回転速度にフーリエ級数の次数を乗
算した値と等しい値をとらなければならないからであ
る。特に、半径方向にずれたステンシル壁の位置を補償
する場合にこのことがいえる。円周方向にずれたパター
ンの位置は、前述したように、パターン情報の読み出し
位置を前後させることによって修正されることができ
る。
【００３７】この方法では、第１に、２つの補正信号を
決定する。実際のステンシルの誤った位置を計算するに
は、ステンシルの円弧長さを求め、この円弧長さを式
（４）を用いて解析する。円弧長さは極座標において次
式で表される。
【００３８】
【数１３】 ここで、ｄｒ／ｄφは、式（４）の角度φに関する微分
に相当する。小さな誤差を無視し、
【数１４】 とすれば、式（４）から次式が導かれる。
【００３９】
【数１５】 この式（１４）を式（１３）に代入すると、非常に複雑
な円弧長さｂの式が導かれる。フーリエ級数の次数が小
さくともこの複雑さは変わらない。したがって、パター
ンを変位させる際に解析的に関係を導き出す必要があ
り、数値を評価するために非常に膨大なコンピュータ計
算が必要とされる。
【００４０】ここでは他の手法を提案する。まず、エン
コーダからのパルスごとにＳsens（ｋ）を測定する。前
述したように、この値を用いてΔＳsens（ｋ）＝Ｓo −
Ｓse ns（ｋ）を得る。これらの値を記憶する。ステンシ
ルの円周においてこれら２つの測定点間に挟まれる部分
の長さは、２つの連続する測定値Ｓsens（ｋ）およびＳ
sens（ｋ＋１）に基づいて、次式により計算される。
【００４１】
【数１６】 こういった微小長さをゼロマーク信号によってマークさ
れた測定点からｋ番目の測定点まで足し合わせていく
と、
【数１７】 が得られる。
【００４２】比較の対象となる理想のステンシルの円周
は、ｋ番目の測定点では、
【数１８】 となる。
【００４３】これら２つの円周長さの違いが円周方向に
おけるパターンの位置ずれに相当する。ただし、実際の
円周方向のずれには常にある種の影響が作用する。例え
ば、温度条件によってセンサの位置が変化したり、ステ
ンシルの直径がやや大きかったり、ステンシルの円周を
Ｎｕｍ個の測定点に分割したことによって多角形効果が
作用したり、といった影響が作用する。したがって、ス
テンシルが１回転する度に補正係数を導き出すとよい。
この補正係数とは、後続する１回転中に２つの値の差を
求める際にその差を修正するものであり、次式によって
決定される。
【００４４】
【数１９】 この補正係数を用いて、次のように円周方向の位置ずれ
を算出する。
【００４５】
【数２０】 ２つの値ΔＳsens（ｋ）、Δｔsens（ｋ）は、０〜Ｎｕ
ｍのパルス変化ごとに次々に記憶される。式（９）の関
係を用いると、
【数２１】 が得られる。
【００４６】ここで、製版の誤差を避ける規則をまとめ
てみる。まず、ｋ番目のエンコーダパルスが入力される
度に、ΔＳsens（ｋ）＝Ｓo −Ｓsens（ｋ）を求め、求
めた値をΔＳsens用のメモリのアドレス（ｋ）に記憶す
る。（ｋ＋ＮΓ ）番目のパルスが入力されると、メモ
リ位置（ｋ）から値を読み出し、この値を用いて光学系
を半径方向に移動させる。
【００４７】また、ｋ番目のエンコーダパルスが入力さ
れる度に、式（１９）に従ったΔｔsens（ｋ）の値をΔ
ｔsens用のメモリのアドレス（ｋ）に記憶する。（ｋ＋
ＮΓ ）番目のパルスが入力されるとメモリ位置（ｋ）か
ら値を読み出す。この値を用いて光学系を円周接線方向
にアクチュエータで移動させるか、この値を式（１２）
に用いて、パターン情報のメモリ位置のアドレスを求め
るための整数値を算出する。後者の場合、Ｓo −ΔＳ
sens（ｋ＋Ｎｕｍ／４）の値がＳ0 より小さいときには
アドレス番号の数値が求められた整数値の数だけ増さ
れ、Ｓ0 −ΔＳse ns （ｋ＋Ｎｕｍ／４）の値がＳ0 よ
り大きいときにはアドレス番号の数値が求められた整数
値の数だけ減らされる。
【００４８】次に、ステンシルに内部圧力が作用せず、
外力によってステンシルの薄い円筒外皮に振動が励起さ
れる場合に、ステンシルの半径方向のずれを測定し、処
理する方法を説明する。
【００４９】ステンシルでは、内部に圧力は作用せず、
経時的に変化する外力によって振動が励起される。この
場合、複数のセンサが取り付けられ、第１距離センサは
経時的に変化する距離を測定する。この変化では２つの
要因が重要となる。１つ目の要因は静的な半径方向のず
れである。このずれは、ステンシルの全周にわたって角
度χの関数として存在し、式（４）で与えられる。角度
χは、ステンシル円周上のゼロマークを拠点として測定
される。すなわち、ステンシルに固定され、ステンシル
の軸上に原点を持った極座標として測定される。この角
度については、ステンシルの回転と反対方向をプラス方
向にとる。ステンシルが角速度ωで回転すると、静的な
半径方向のずれは周速度（Ｒω）でセンサを通過する。
さらに、ステンシルの角度位置φは第１距離センサの位
置を基準にして規定される。この場合、最も効果的な手
法は、ゼロマークとセンサとの角度を測定することであ
る。したがって、次式が成立する。
【００５０】
【数２２】 以上の関係に基づけば、ｔ＝０の瞬間、ゼロマークがち
ょうどセンサの位置を通過することとなる。
【００５１】ここまで説明してきた距離変化に、ステン
シルの振動に起因する距離変化が重ね合わされる。この
振動による変化が、センサによって測定される経時的に
変化する距離の２つ目の要因となる。ここで時間を考慮
しなければならないのは、この２つ目の要因が距離変化
に与える時間依存性に起因する。関係をあまり複雑にさ
せないために、ここでは、１つの周波数によってのみ薄
いステンシルが振動すると仮定する。しかも、振動振幅
の最大値は常に一定であるとする。実際にはこの条件に
よる考察が最も重要なものとなる。なぜなら、ステンシ
ルの回転運動が振動を励起し、その振動の周波数はステ
ンシルの回転速度やその速度の倍数に相当するからであ
る。常に存在する素材の減衰が影響して、短時間の後、
安定した振動状態が得られる。したがって、式（４）お
よび式（５）に従う静的な距離変化に対してもう１つの
振動要因をつけ加える必要がある。その結果、第１距離
センサが測定する半径方向のずれには、次式が成立す
る。
【００５２】
【数２３】 ここで、式（５）の関係に新たに加えられた項、
【数２４】 は、振動連続体ではよく知られているように、３つの要
素から構成される。すなわち、振幅ｃdyn と、位置関数
ｓｉｎ（ｎφ＋Φ）と、時間依存関数ｃｏｓ（ｋｔ＋
θ）とである。ｃdyn はステンシルの振動の最大振幅を
示している。すなわち、各波腹点（２つの結節点の中間
点）における振幅を意味する。ｎは、ステンシルの円周
に沿った波腹点の数を意味し、振動の次数としてもとら
えられる。φは最も近い結節点とゼロマークとの間の未
知の角度距離を示す。θは、未知の時間間隔Ｔ0 を位相
角に変換したものである。Ｔ0 とは、ｔ＝０の瞬間から
振動の前回の最大振幅までの時間間隔であって、θ＝Ｔ
0 ｋが成立する。最後に、ｋは振動の角周波数を示す。
【００５３】式（２４）に示す項を理解するには、観察
点をセンサに固定する一方で、ステンシルの振動の像
（すなわちステンシルの結節点および波腹点）をステン
シルの円周方向位置に関連づけ、ステンシルの他の形式
による誤差に固定してしまうとよい。しかし、経時的に
一定の大きさを保つ静的な誤差とは対照的に、波腹点は
振動周波数と同調して脈動し、同時に、この脈動はセン
サを通過する。また、振動の次数ｎにも気を配る必要が
ある。この次数ｎはステンシルの円周上の波腹点の数に
関わる。ここでは、軸方向の波腹点については言及しな
い。ｎ＝１のとき、円周上にはたった１つの波腹点しか
生じない。この波腹点がステンシルとともに回転する。
これはステンシルの撓み振動に相当する。例えば、臨界
速度付近で観察されるものである。機構的に見れば、撓
み振動の場合には波腹点はステンシルの軸の回転ととも
に回転する。ｎ＝２のとき、ステンシルはその円周が楕
円を描くように振動する。ｎ＝３になると、楕円が三角
形へと変化する。ｎ＝２でステンシルが楕円形で振動す
る場合、任意の方向に直径が大きくなったステンシルの
輪が、次の半周期には、その方向と直交する方向に直径
が大きくなることを観察することができる。１つの距離
センサは、この回転と同時に輪の形状に対してある瞬間
に変化する距離しか測定しない。一般に、ステンシルに
最大の変形が生じるのは、波腹点がセンサを通過する瞬
間ではない。そのため、単一のセンサによってステンシ
ルの振動状態を検知することは不可能であることが分か
る。この状態を断面形状の変形から分離して取り出すこ
とも不可能となる。このことは式（２３）を考察しても
いえることである。ステンシルの全周にわたって測定を
終え、Ｎｕｍ個の測定値を得たとしても、これらの測定
値を用いて式（２３）のフーリエ級数のＮｕｍ個の係数
ａｉ、ｂｉ（ｉ＝０、１、…、Ｎｕｍ／２）を決める必
要がある。式（２４）の動的項の未知のパラメータを探
り出すために、条件式は存在しないのである。
【００５４】そこで、第２距離センサを第１距離センサ
から角度αの位置に設置する。この第２距離センサは、
式（２３）に従ってステンシル壁からの距離を測定す
る。図３に示すように、この第２距離センサ上の観察者
Ｂ２が観察する振動ステンシル、すなわち、ステンシル
の誤差、結節点および波腹点は、第１距離センサ上の観
察者Ｂ１が観察するものと同様である。いま、回転時の
任意の時間ｔにおいて、観察者Ｂ１が、その瞬間のステ
ンシルの状態と、波腹点および顕著な誤差間の角距離と
を記録すると仮定する。同じ瞬間に、観察者Ｂ２がその
瞬間のステンシルの状態を記録すると、波腹点の振幅の
大きさが同じであることを観測するが、観察者Ｂ２の位
置からみると相対的な角位置は異なる。すなわち、観察
者Ｂ２の相対的な角位置は、観察者Ｂ１の記録から角度
α相違する。しかし、ステンシルがちょうど角度α回転
するのに必要とされる間隔Δｔ＝α／ωを観察者Ｂ２が
待っていれば、観察者Ｂ１が観察するものと同様な相対
的な瞬間位置で、顕著なステンシル誤差、波腹点および
結節点を観察者Ｂ２は見ることができる。ただし、振動
の振幅の瞬間値は異なる。このときの瞬間値は、時間を
ｔ＋Δｔ＝ｔ＋α／ωとすれば、式（２４）に基づい
て、次式で表される。
【００５５】
【数２５】 瞬間ｔにおけるステンシル壁から第１距離センサまでの
距離には式（２３）が適用され、同様に、ステンシル壁
から第２距離センサまでの距離を完全な形で解析する
と、時間が（ｔ＋α／ω）となることによって、次式が
得られる。
【００５６】
【数２６】 式（２７）の角度φは、式（２３）と同様にステンシル
の回転角を意味する。これらの２つの式（２３）および
式（２７）を用いれば、任意の観察者や例えば光学系と
いった構成要素からのステンシル壁の正確な距離を予測
する際に、２つのセンサの測定結果が役立つか否かを考
察するために必要とされる方程式を説明することができ
る。観察者はセンサ系にしっかりと固定されている必要
があるが、回転するステンシルの円周上であれば、セン
サ系に対して任意の角度で配置することができる。
【００５７】再度、式（２３）および式（２７）を記
す。今回は、上記の場合と異なり、適切な表記を使用し
て左辺を強調することによって、２つの瞬間に２つのセ
ンサによって測定された２つの別々な距離が重要である
ことが判る。
【００５８】
【数２７】 ここで、これら２つの測定値の差を求める。式（２２）
に従って時間（＝φ／ω）の代わりに角座標φが導入さ
れると、減算によって静的な誤差成分が取り除かれ、差
信号について次式が得られる：
【数２８】 次に、動的な誤差成分の特性を記述している上式（２
８）のパラメータを求める。式（２８）の物理的意味を
一層明らかにするために、次式の関係を満たす２つの補
助変数ε、ηを用いる。
【００５９】
【数２９】 これらの関係から式（２８）に基づいて次式が得られ
る。
【００６０】
【数３０】 この式（３０）で示される２つのセンサ信号の差から明
らかなことは、２つの正弦波信号は同じ大きさの振幅を
有し、異なる周波数を持つということである。これはう
なりを意味する。式（３０）や式（２８）には、変数ｃ
dyn 、κ、ω、θ、ｎおよびΦといった未知のパラメー
タが存在する。対照的に、補助変数ε、ηは、ｋ、ω
と、第１および第２距離センサ間の既知の角距離αに帰
せられる。この結果、次式が成り立つ。
【００６１】
【数３１】 上述の式（３１ａ）および式（３１ｂ）では、パラメー
タ（ακ／ω）を除去することにより、直接的な関係を
関数的に見出すことが可能である。これについては後述
する。
【００６２】
【数３２】 式（３０）で記述される差信号の形式を書き直し、次式
（３２）のように、簡単にフーリエ級数と比較すること
ができる形式にすると便利である。
【００６３】
【数３３】 この式（３２）に、
【数３４】 を代入すると、
【数３５】 所望のフーリエ級数が得られる。この式には２つの級数
項のみが存在することがわかる。第１の項は（ｎ−κ／
ω）次数の項である。この項は、ｎ−κ／ω＝０のと
き、０次級数となる場合がある。κ／ωは、膜振動の角
振動数κと、ステンシルの角速度ωから求められる。ス
テンシルの回転運動によって振動が励起されることか
ら、κ／ωの値は整数となり、その結果、ｎ−κ／ω、
ｎ＋κ／ωも同様に整数となる。
【００６４】式（３２）の関係において、係数ａlow 、
ｂlow 、ａhighおよびｂhighの値やｎ、κ、ωといった
パラメータの値が既知であれば、任意の角度φに対して
差信号Ｄ21の値を決定することが可能となる。これらの
係数およびパラメータが未知である代わりに、１回転ご
とに各々記憶された値Ｄ21＝ΔＳsens、1−ΔＳsens、2を
利用することができる。これらの値を用いて再計算を行
えば、それらの係数を得ることができる。その際、例え
ば、公知の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用すること
ができる。一旦このような係数が決まれば、（３１ａ）
〜（３１ｄ）の４式を利用して、６個の未知のパラメー
タｃdyn 、ε、η、Φ、ｎおよびθを求めることができ
る。こういった係数とは別に、ＦＦＴの場合も、係数の
他の次数が消滅し、次式のような係数の次数が発生す
る。
【００６５】
【数３６】 Φの値は次式から簡単に求めることができ、
【数３７】 ２つの式を足し合わせれば、次式が得られる。
【００６６】
【数３８】 この式（３５）から次式が類推される。
【００６７】
【数３９】 したがって、最終的に、式（３３）および式（３４）か
ら次式が得られる。
【００６８】
【数４０】 差（θ−ε）を用いて、次式のように示してもよい。
【００６９】
【数４１】 また、式（２９ａ）および式（２９ｂ）から、α・κ／
ωの値を省略すれば、次式のように、ηの関数であるε
が成り立つ。
【００７０】
【数４２】 最終的に、式（３２）を考慮すれば、次式が成り立つ。
【００７１】
【数４３】 式（３８）、式（３９）および式（４０）の３式では４
つの未知数θ、ε、ηおよびｃdyn が決定されなければ
ならず、方程式を確定するには不十分であっていまだ方
程式の解を求めることはできない。このことは、すでに
式（３４）から明らかである。なぜなら、これらの方程
式を確定するには不十分であり、しかも、式（３４）で
は、変数Φおよびε、同様に、変数ｃdyn およびηが常
に同じ組合せで発生しているからである。
【００７２】この問題を解決するために、第３距離セン
サを配置する必要がある。この第３距離センサは、第１
距離センサに対して角度βずらして取り付けられる。こ
のとき、角度βにはβ≠αが要求される。この第３距離
センサによる測定値が新たに加えられると、ステンシル
振動を判定するのに必要な全ての変数を確定することが
可能となる。こうして、静的な半径方向のずれから、振
動によって生じる半径方向のずれを分離することができ
る。この分離が必要な理由は、レーザビームに対する半
径方向の誤差と接線方向の誤差とを計算するには、静的
な変位と振動による変位とを一度にまとめて計算するこ
とができないからである。
【００７３】ただし、まず最初に必要とされることは、
式（４０）を変形することである。式（４０）に基づい
て、ηを式（３１ｂ）で置き換え、さらに、１−ｃｏｓ
（ｘ）＝２ｓｉｎ2 （ｘ／２）とした場合、次式が成り
立つ。
【００７４】
【数４４】 第１および第２センサ間の差信号に関して説明したと同
様な方法で、式（３４）の代わりに次式（４２）を用い
て、第１および第３センサの差信号が得られる。
【００７５】
【数４５】 この式（４２）において、
【数４６】 は、係数ａlow 、ｂlow 、ａhighおよびｂhighについて
計算する際に説明した通り、Ｄ31について測定された値
からＦＦＴを用いて算出される。その結果、式（３９）
から次式が類推される。
【００７６】
【数４７】 ｃdyn は、円周上の波腹点におけるステンシルの振動の
最大振幅であることは既述した。この振幅はセンサの位
置には依存しない。仮に、β＝２αが選択されると、式
（４１）および式（４３）に基づき次式が得られる。
【００７７】
【数４８】 この式（４４）はさらに評価を進めていく上でキーポイ
ントとなる。ここまできて最終的にκ／ωが決定され
る。この値を知ることができれば、式（３１ａ）を用い
て変数εを導き出すことができ、式（３１ｂ）を用いて
変数ηを導き出すことができる。既知のεを用いて式
（３８）から変数Φを導き出すことができる。最終的に
は、既知のηを用いて、式（４０）からｃdyn を求める
ことができる。また、式（３４ａ）および式（３４ｂ）
を用いることによって、波腹点の数、すなわち、振動次
数ｎを決定することも可能になる。これによって、式
（２３）の振動成分において未知扱いされていた全ての
パラメータは決定される。
【００７８】第１距離センサがステンシルの回転中に測
定する値Ｓsens、1（φ）は式（２４）の振動成分から解
放される。ここで注意すべきことは、φ、ｔの値が正確
か否かである。式（２４）の振動成分の位置関数ｓｉｎ
（ｎφ＋Φ）において、測定する瞬間ｔにおけるゼロマ
ークと第１距離センサとの角度をφが示す。ステンシル
壁からセンサまでの距離は、動的な成分から開放された
場合、次式（４５）から求められる。
【００７９】
【数４９】 センサから理想のステンシルまでの距離と、センサから
実際のステンシルまでの距離との差において、静的な部
分ΔＳsens、1、static ＝Ｓ0 −Ｓsens、1、stati c （φ）
に対して次式（４７）が成り立つ。
【００８０】
【数５０】 式（４７）のφをエンコーダパルスの数によって置き換
え、さらに計算を進める。エンコーダパルスの数はゼロ
パルスから計数が開始される。
【００８１】
【数５１】 得られたΔＳsens、1、static がその値用のメモリの位置
（ｋ）に記憶される。センサが測定したステンシルの位
置が光学系よりも下方に位置する場合、さらにＮｕｍ・
Γ／（２・π）＝ＮΓ 個のパルスを経過させ、その値
を取り除く。すなわち、有効な振動成分が補正され、最
終的に、光学系に半径方向の処理済み変数として入力さ
れる。この状態は、前述の記号系を使用して、次式のよ
うに記述することができる。
【００８２】
【数５２】 円周方向のパターンの変位を計算する上で重要なこと
は、ステンシル膜が円周方向に全く変位しない母線を有
するか否かを知ることである。図３は、楕円形状で振動
する真円の円筒ステンシルを示す。全ての振動体にとっ
て、振動の振幅が小さい場合、平衡状態を壊す方向から
の振幅は２つの方向のいずれにも等しい大きさとなる。
【００８３】ここで、単純に、幾何学的に、結節点間の
円弧長さを評価してみる。第１に、結節点は、円周方向
に変位するはずである。この変位の大きさは、膜表面に
垂直な方向に波腹点が変位する大きさに等しい。第２
に、対称性を利用して、円周方向の波腹点の変位を消滅
させる。
【００８４】波腹点を通過してステンシルの軸に平行な
母線は所望の状態を示す。ゼロマークをどこに配置する
こともできるので、この時点で母線の状態を予期するこ
とは不可能である。ただし、ゼロマークを波腹点上に正
確に位置させることは可能である。
【００８５】したがって、変位を計算するにあたって
は、波腹点から始めるべきである。ゼロマークに隣接す
る波腹点は、式（２３）における位置関数ｓｉｎ（２ｎ
ｋπ／Ｎｕｍ＋Φ）＝１が成り立つ位置に置かれる。し
たがって次式が成り立つ。
【００８６】
【数５３】 ここで、パルス数ｋB ＝（ゼロマークから最初の波腹点
までのパルス数）であって波腹点に対応し、次式が成立
する。
【００８７】
【数５４】 次に行う計算は、２つの測定点ごとにそれらの間のステ
ンシルの円周方向の部分長さｄｂ（ｋ）を決定すること
である。続いて、波腹点から開始して製版点に至るま
で、これらの部分長さの和を求め、ステンシルのその部
分の円弧長さを求める。この部分的な円周を用いて、理
想のステンシルの対応部分円周を基準とする距離を求め
る。この距離が円周方向におけるステンシル壁の変位と
なる。部分長さｄｂ（ｋ）を幾何学的に構成するのは、
前述したように、半径方向線分および接線方向線分であ
る。半径方向線分は静的誤差成分および動的誤差成分で
構成される。図４に示すように、半径方向線分の静的誤
差成分は次式で与えられる。
【００８８】
【数５５】 動的誤差成分は振動に起因し、時間ｔあたりの全ての線
分に対する時間関数ＺＴＦに製版時間ｔG を挿入するこ
とが必要となる。
【００８９】
【数５６】 接線方向線分に対して次式が得られる。
【００９０】
【数５７】 幾何学的に結合された部分長さに対して次式が与えられ
る。
【００９１】
【数５８】 まず、完全な１円周についてこれらの部分長さを足し合
わせるのがよい。これによって、前述した補正係数Ｋ
corrを決定するのである。この補正係数によってセンサ
の変位や多角形効果といった影響を補償することができ
る。この補正係数は次式（５７）から求められる。
【００９２】
【数５９】 実際のステンシルの部分的な円周についての円弧長さは
次式から得られる。
【００９３】
【数６０】 理想のステンシルの部分的な円周についての円弧長さは
次式から得られる。
【００９４】
【数６１】 最終的にはこの式（５９）から、ｋ番目のパルスにおけ
るパターン像の円周方向変位を決定することが可能とな
る。このパルスの時点で、製版点における（ｋ＋
ＮΓ ）個目のパルスが送信される。その結果、次式が
成り立つ。
【００９５】
【数６２】 光学系の補正値ΔＳopt およびΔｔopt を決定する際の
コンピュータ計算は複雑にみえる。しかし、この複雑さ
はプログラムを設定するときだけ問題になる。一層重要
なことは、計算を実行する際に必要とされる計算量であ
る。与えられたコンピュータの性能が計算の実行に十分
であるかどうかを評価する必要がある。ここで注意すべ
きことは、観察される振動の振幅の大きさは、約１０ｍ
ｍオーダーのステンシルの長さ部分ではあまり大きな差
とならないことである。しかも、これらの長さ部分で計
算された変位ΔＳopt およびΔｔopt は全ての級数に対
して当てはまる。振動形状を決定する振動の次数ｎは、
ステンシルの全長にわたって保持され、励起周波数（回
転速度）が変化したときだけ変化する。製版線の幅がせ
いぜい１００μｍにしか達しないと仮定すると、上記の
コンピュータでの計算は、ステンシルの約１００回転に
つき１回だけ実行すればよく、この程度の計算量なら十
分実行可能である。
【００９６】図５は、以上説明してきた方法を実施する
本発明の装置を示す。１はスクリーン印刷ステンシルを
示す。中空円筒１ａ上にステンシルパターン１ｂが配置
される。詳述すると、ラッカー層１ｃの内部に描かれて
いる。このラッカー層１ｃは中空円筒１ａの外周面上に
設けられる。中空円筒１ａは、例えば、一様に孔が穿た
れたニッケル製の円筒である。
【００９７】スクリーン印刷ステンシル１の対向する２
つの端面は各々挟持ヘッド２、３によって保持される。
挟持ヘッド２、３は心出しフランジとして構成される。
これらの挟持ヘッド２、３は軸受けシェル４、５に回転
自在に取り付けられている。軸受けシェル４、５は、支
持装置７、８を介してマシンベッド６に支持されてい
る。
【００９８】支持装置８はマシンベッド６から取り外す
ことができる。また、この支持装置８をマシンベッド６
に対してスクリーン印刷ステンシル１の長手方向に移動
すれば、スクリーン印刷ステンシル１を２つの挟持ヘッ
ド２、３間に簡単に位置決めすることができ、挟持ヘッ
ド２、３間の領域から取り外すこともできる。
【００９９】左側の挟持ヘッド２には中空軸部９が接続
され、この軸部９が軸受けシェル４の中へ伸びて軸受け
シェル４に回転自在に支持される。この中空軸部９は駆
動チェーン（図示せず）によって駆動される。駆動チェ
ーンは支持装置７を通り抜け、マシンベッド６内に配設
されている駆動モータに接続される。中空軸部９が回転
すると、挟持ヘッド２が駆動され、その結果、スクリー
ン印刷ステンシル１が回転する。他方の挟持ヘッド３は
自由に回転し、中空軸部１０を介して軸受けシェル５に
支持される。
【０１００】２つの中空軸部９、１０は挟持ヘッド２、
３内部で留まる。つまり、スクリーン印刷ステンシル１
内に入り込まない。しかも、中空軸部では、挟持ヘッド
２、３から離れた側が流れダクト１１、１２に密封接続
されている。
【０１０１】中空軸部９の自由端には、制御ライン１４
を介して軸用エンコーダ１３が接続される。軸用エンコ
ーダ１３は、モニタ１６を持つコンピュータ１５に、ス
クリーン印刷ステンシルの回転位置を伝達する。コンピ
ュータ１５は、制御ライン１８を介して、レーザ１７を
オン／オフするパルスをレーザ１７に伝送する。レーザ
１７のレーザビーム１９は、オン／オフパルスに従って
点灯したり消灯したりする。レーザビーム１９は、第１
偏向ミラー２０を介して第２偏向ミラー２１へ送られ
る。この第２偏向ミラー２１は、焦点レンズ２２ととも
に光学キャリッジ２３上に搭載される。光学キャリッジ
２３は調整キャリッジ２３ａに移動可能に配設される。
後述するように、調整キャリッジ２３ａは、間接的にマ
シンベッド６上に支持され、このマシンベッド６は床上
に立っている。同様に、第１偏向ミラー２０を支持する
柱２４は床面に立っている。
【０１０２】第１偏向ミラー２０と第２偏向ミラー２１
との間の領域には、スクリーン印刷ステンシル１の円筒
軸２５と平行してレーザビーム１９が延びる。レーザビ
ーム１９は、第２偏向ミラー２１によって偏向され、少
なくともほぼ半径方向から中空円筒１ａに当てられる。
焦点レンズ２２がこのレーザビーム１９の焦点をラッカ
ー層１ｃに合わせる。
【０１０３】調整キャリッジ２３ａは、スクリーン印刷
ステンシル１の円筒軸２５方向に変位される。この変位
は、スピンドル２６をモータ２７で駆動して行なわれ
る。丸棒ガイド２８と三角棒ガイド２９とにより、調整
キャリッジ２３ａの動きは、スクリーン印刷ステンシル
１の円筒軸２５に厳密に平行に案内される。三角棒ガイ
ド２９はマシンベッド６の上面に配設され、丸棒ガイド
２８は、スピンドル２６と平行にマシンベッド６の前面
に配設される。
【０１０４】マシンベッド６の内部には気体供給装置
（図示せず）が配設され、気体供給装置は流れダクト１
１、１２に接続される。これらの気体供給装置は、流れ
ダクト１１、１２、中空軸部９、１０および挟持ヘッド
２、３を通じてスクリーン印刷ステンシル１の内部に圧
縮ガスを吹き込む。必要に応じて、ガスとともに密封手
段をスクリーン印刷ステンシル１の内部に吹き込んでも
よい。密封手段は、中空円筒１ａがラッカー層１ｃから
外れた後、中空円筒１ａの内部開口を密封する。この密
封手段は、例えば、紙切れやプラスチック製小円盤とい
った素材くずでよく、反射表面を持つことができる。
【０１０５】スピンドル２６を駆動するモータ２７はス
テップモータであることが好ましい。ステップモータを
用いれば、中空円筒１ａに当たるレーザビーム１９の軸
方向位置を決定する際に、モータ２７の駆動パルスを使
用することができるからである。ステップモータ２７
は、このための駆動パルスをライン２７ａを通じてコン
ピュータ１５から受信する。
【０１０６】調整キャリッジ２３ａには湾曲部材３０が
一体的に接続される。この湾曲部材３０は、スクリーン
印刷ステンシル１の下方に延び、一定の距離を保って取
り囲むように円弧または半円状に形成される。調整キャ
リッジ２３ａが円筒軸２５の方向に移動すると、その動
きに合わせて湾曲部材３０は移動する。湾曲部材３０に
は、１以上の距離センサ３１が取り付けられるか、埋め
込まれている。各距離センサ３１はスクリーン印刷ステ
ンシル１の半径方向に向いていて、距離センサ３１とス
クリーン印刷ステンシル１との距離や、距離センサ３１
と中空円筒１ａの表面との距離を測定する。距離測定信
号はライン３２を介してコンピュータ１５へ送り出され
る。
【０１０７】湾曲部材３０は、例えば、スクリーン印刷
ステンシル１の円周上で異なる位置に配設された３つの
距離センサ３１を支持している。これらの距離センサ３
１を用いて、各距離センサ３１の固定位置において、回
転中の中空円筒１ａ壁の実際の位置に生じる理想位置か
らの半径方向のずれを測定する。このずれは、中空円筒
１ａの円周上で複数箇所において測定されることとな
る。得られた測定信号はコンピュータ１５で処理され、
測定したセンサおよび中空円筒１ａ表面間の距離に基づ
いて半径方向の位置ずれを求める。この位置ずれから、
前述の第１および第２作動信号が得られ、第１作動信号
を用いて、時間的に前後させながらパターン情報を記憶
装置（図示せず）から読み出す。記憶装置はコンピュー
タ１５内に備えられてもよい。これによって、中空円筒
１ａ壁の接線方向の変位は補償される。第２作動信号
は、レーザビーム１９の焦点をラッカー層１ｃの領域に
常に維持する。このように焦点を維持するために、光学
キャリッジ２３は変位される。光学キャリッジ２３は、
調整キャリッジ２３ａに対して、スクリーン印刷ステン
シル１の半径方向に変位される。光学キャリッジ２３を
変位させる変位信号は、ライン３３を介してコンピュー
タ１５から光学キャリッジ２３に供給される。
【０１０８】一般に、肉薄スクリーン印刷ステンシルは
理想の真円を描く円筒体ではない。円筒の長手方向や断
面方向に沿って理想の真円円筒形からの変位が存在す
る。そのため、パターン像がびったり製版されないこと
がある。このような変位の影響は取り除かれる必要があ
り、その結果、例えば、測定や適当な補正手段が導入さ
れる。
【０１０９】図６および図７は、理想とはいえない円筒
形のスクリーン印刷ステンシル１を示す。図６はスクリ
ーン印刷ステンシル１の典型的な断面方向のずれを示
し、図７はスクリーン印刷ステンシル１の長手方向のず
れを示す。スクリーン印刷ステンシル１の半径方向のず
れ３４を表現するために、ステンシル１は理想的な円３
５と比較される。いずれの図面でも、見やすくするため
に、実際に生じる誤差よりも誇張して位置ずれを描いて
いる。半径方向ずれ３４を測定すべく３つの距離センサ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃが設けられる。これらの距離セ
ンサは既に知られており、電気誘導、静電容量、光学的
効果に基づき、基準点からの距離変化を確定することが
できるセンサである。３つのセンサ３１ａ、３１ｂ、３
１ｃは円筒軸２５に向けられている。
【０１１０】前述したように、半径方向のずれ３４には
複数の原因がある。第１に、静的な変形が挙げられる。
静的な変形とは、ステンシルが静止した状態でも観察す
ることができる真円円筒形からのずれである。例えば、
電鋳法で製作された肉薄のニッケル製ステンシルの場
合、ステンシルを製造する過程で不本意にも発生する素
材の内部応力に起因する。このような静的な変形では、
断面における円形３５からずれと、直線的な円筒軸２５
からの実際のステンシル軸２５ａのずれとを区別するこ
とが可能である。断面が真円の場合でも、ステンシル軸
２５ａのずれが存在すると、円中心の偏心の結果として
半径方向のずれ３４が発生する。この静的な変形に加
え、動的変形、つまり、肉薄ステンシル壁の振動に起因
する変形が存在する。
【０１１１】以上の全ての半径方向のずれを検出するた
めに、３つの距離センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃが使用
される。しかも、これら３つのセンサ３１ａ、３１ｂ、
３１ｃは２つの角距離α、γを置いて配設されている。
ここで、α＋γ＝βである。この設定は、静的成分の信
号と動的成分の信号とを分離するのに便利である。セン
サ３１ａ、３１ｂ、３１ｃの位置は、他の構成要素によ
って影響されないように設定される。すなわち、誘導型
センサの動作端の周囲には、強磁性体等を配置しない。
これらのセンサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、製版点３６
に直接隣接しているステンシル１断面の下半分に配設さ
れることが好ましい。センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃは
剛性の湾曲部材３０に支持される。湾曲部材３０は調整
キャリッジ２３ａに固定され、湾曲部材３０には振動が
影響しない。
【０１１２】光学キャリッジ２３は、調整キャリッジ２
３ａに支持され、焦点レンズ２２およびレンズ台２２ａ
を支持する。半径方向のずれ３４が測定されると、その
測定結果に合わせて光学系が調整されるだけでなく、半
径方向のずれ３４は最初から小さく抑えられる。半径方
向のずれを小さく抑えるために、わずかに加圧された空
気がステンシル１の内部にその両端面から吹き込まれ
る。ステンシルの外皮に生じる膜応力によって、ステン
シルの外皮が外側に向かってほぼ円形に圧迫される。こ
のようにして半径方向のずれは非常に小さくなるので、
センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃの測定範囲を狭くするこ
とができる。その結果、ステンシル内部に圧力を作用さ
せない場合よりも測定精度を上げることができる。
【０１１３】半径方向のずれの測定に続き、回転中に得
られた３つのセンサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃの測定信号
が各成分に分解され、静的変形および動的変形に割り当
てられる。これらの成分から第１次係数が得られる。そ
の際、例えば、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）が用いられ
る。この係数から焦点パッチ（ｐａｔｃｈ）のための作
動信号が得られる。経験によれば、ステンシル壁の振動
の振幅は小さく、特に、ステンシル壁の内部にわずかな
圧力が作用しても小さくなることから、ＦＦＴによって
得られた作動信号をステンシルの複数の回転に連続的に
使用することができる。また、場合によっては、ＦＦＴ
の代わりに、ＲＣフィルタリングを使用して第１次級数
の信号成分を得ることもできる。この場合には、センサ
のすぐ下流のアナログ測定信号から信号成分を求める。
ステンシルの内部に十分高い圧力が作用しステンシルが
丸く膨らんでいる場合には、第１次級数の信号成分の代
わりに、フィルタリングしない信号を使用することも可
能である。
【０１１４】作動信号が決定されると、焦点が調節され
る。まず、光学系つまり焦点レンズ２２を半径方向に移
動させて半径方向の調節を行なう。続いて、ステンシル
１の円周方向の調節を行なう。調節の際に最も望ましい
ことは、焦点パッチを常に一定の物理的位置に保持する
ことである。パターン信号は、時間を前後させつつコン
ピュータを介して供給される。こうすれば、ステンシル
が円周方向に変位しても、正しく製版を行うことができ
る。したがって、ステンシル壁が所望の位置より先に進
んでいる場合には、パターン信号はやや時間を早められ
てコンピュータからレーザへ送り出される、といった具
合である。
【０１１５】図８および図９は光学系３７を調節する方
法を示す。この光学系は、レンズ台２２ａに支持された
焦点レンズ２２と、可動偏向ミラー３８とを備える。レ
ンズ台２２ａは板ばね３９で支持される。この板ばね３
９は、光軸４０の方向にバックラッシュを伴わずにレン
ズ台２２ａを移動させるが、その他の方向にはレンズ台
２２ａを比較的剛性をもって支持する。複数の板ばねに
よって各板ばね３９を構成すれば、その厚さに応じて、
焦点レンズ２２の変位を保持することが可能になる。し
たがって、光軸４０に垂直なあらゆる方向への焦点の変
位は、所望の公差範囲内に保持される。位置決めモータ
４１は、光軸４０の方向に焦点レンズ２２およびレンズ
台２２ａを駆動する。基本的には、位置決めモータ４１
はプランジャ・コイルとして構成される。焦点レンズ２
２の位置を制御する際には、コイル４２の両端の電圧を
測定したり、既知の距離センサを用いて焦点レンズ２２
やこの焦点レンズ２２に固定されるレンズ台２２ａの位
置を連続的に測定したりする。コイル電圧を測定する場
合には、位置を決定するのはコイル力である。このコイ
ル力は電圧の上昇に伴って大きくなり、板ばね３９の曲
げを大きくする。例えば、予め荷重が与えられた巻きば
ねのようなばねをさらに設けて、反力を増幅させ、装置
作動点を板ばね３９の伸び位置にできるだけ近づけるこ
ともできる。また、構成自体が振動しようとしても、ば
ね定数を大きくすることによってその振動を低く抑える
ことができる。ステンシル１円周方向の焦点の変位を制
御するには、２つの精密ボールベアリング４３に支持さ
れる偏向ミラー３８が用いられる。これらボールベアリ
ング４３の回転軸は、レーザ１７から放射されるレーザ
ビーム１９の光軸に一致する。レンズ２２により案内さ
れたレーザビーム１９の方向は、偏向ミラー３８を旋回
させれば変化させることができる。これによって焦点は
ステンシル１上で変位する。このときの旋回運動を引き
起こすのは圧電作動素子４４である。この圧電作動素子
４４の上端には、板ばね４５を介して偏向ミラー３８の
レバー４６が作用し、圧電作動素子４４の長さが変化す
ると偏向ミラー３８は旋回する。偏向ミラー３８は、ベ
アリングボルト４７およびベアリングブロック４８を介
して調整キャリッジ２３ａに支持される。圧電作動素子
４４の下端は、調整キャリッジ２３ａに堅く接続／固定
される。この調整キャリッジ２３ａは丸棒ガイド４９に
案内されて、ステンシル軸２５に平行に移動する。
【０１１６】図１０および図１１は上記と同様のもので
あって他の装置を示す。この例では、偏向ミラー３８は
ボールベアリングに支持されるのではなく、十字ばね５
０により支持される。十字ばねによる支持は、バックラ
ッシを完全に取り除き、精度が非常に高いといった特徴
を備える。ただし、ここでは、位置決めモータ４１の代
わりに、板ばね４５ａを持つもう一つの圧電作動素子４
４ａを用いる。他の構成については図８および図９と同
じ参照符号が適用される。
【０１１７】図１２は、入力された第１作動信号７６に
従ってパターン情報の変位を実行する回路を示す。バス
制御ロジック７７は、アドレスカウンタ７８の初期化を
制御し、アドレスカウンタ７８はＲＡＭ７９の正しいア
ドレスの設定を制御する。８ビットのデータバス８２お
よび切り換え可能なドライバ８０を介してＲＡＭ７９に
データレコードが記憶される。このデータレコードに
は、ステンシルに適用されるパターン点間隔の長さが次
々に含まれている。パターン点間隔の長さはまちまちで
あり、そのために、任意の数のパターン点をステンシル
の円周上に適用することができる。このようなパターン
点の選択は、わずかに相違する間隔長さを予め選択する
ことによって初めて可能になる。ドライバ８０は、信号
ライン８５を通じてオン／オフ（開放／閉鎖）される。
この信号ライン８５には、インバータ８４を介してドラ
イバ８３が接続され、このドライバ８３はドライバ８０
と同時にオフ／オンされる。したがって、ＲＡＭ７９は
書き込みおよび読み出しを同時に実行することはできな
い。ドライバ８３がオンのときドライバ８０はオフとな
り、反対に、ドライバ８３がオフのときドライバ８０は
オンとなる。
【０１１８】ＲＡＭ７９から取り出されたパターン点間
隔の長さは、データバス８６およびドライバ８３を介し
て加算器８７の入力Ａへ送られる。この加算器８７の入
力Ｂには、減算器８８から差信号が入力される。
【０１１９】図２に示すセンサ測定装置から、ディジタ
ル化された誤差信号が供給され、データバス７６を介し
て第１記憶素子８９ａへ供給される。このユニット全体
に対してパルスが送信されている場合、この第１記憶素
子８９ａは、今回の信号を記憶して前回記憶された誤差
信号を第２記憶素子８９ｂへ送る。第２記憶素子８９ｂ
の出力端子は減算器８８の入力Ｂに接続される。このよ
うにして、減算器８８は、パルスごとに、２つの連続す
る誤差信号間の差を求め、求められた差を加算器８７の
入力Ｂへ送る。この差が負の値をとれば、この差を使用
してパターン点間隔の長さを正確に増減することができ
る。こうして補正されたパターン間隔の長さは周期カウ
ンタ９０へ転送される。同時に、ハードウェアによって
シフトされ、１／２の値に設定される信号を用いて、間
隔の長さの転送を低位相カウンタに対しても行う。この
ハードウェアによるシフト動作はデータバス９２により
行なわれる。このデータバス９２では、ビット数が８ビ
ットから７ビットに減らされる。各ビットごとのライン
が１ビット低い位置でカウンタ９１に接続され、最下位
ビットはどこにも接続されない。２つのカウンタ９０、
９１が、エンコーダパルス９３の入力ごとに減分され、
カウントがゼロに達すると、フリップフロップ９４へ出
力パルスが送信される。カウンタ９０はフリップフロッ
プ９４のＲ入力に作用し、その結果、フリップフロップ
９４の出力９５がローレベルになる。フリップフロップ
９４のＳ入力にはカウンタ９１が接続され、カウンタ９
０の約半周期で動作する。その結果、フリップフロップ
９４の出力がハイレベルになる。こうして、出力９５が
構成するパルス信号は、第１作動信号により補正され、
パルスの周期に従ってメモリ（これ以上説明しない）か
ら製版パターンを読み出すことができる。メモリモジュ
ール９６とカウンタ９７とはバスにより接続され、入力
されてくるゼロ信号９８を補正する役目を果たす。この
補正によって第１作動信号による出力ゼロパルス９９の
出力補正が行なわれる。ＲＡＭアドレスカウンタ７８は
出力９５が構成する補正出力パルスにより制御される。
デジタル切換スイッチはバス制御ロジック７７によって
制御され、ＲＡＭ書き込みライン１０１を通じて第１カ
ウント信号を受信する。第１カウント信号の受信は、ユ
ニットの始動時にだけ行われ、他の全てのカウントパル
スは、この回路においてすでに補正された出力パルスで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実際のスクリーン印刷ステンシルの変形を示
す説明図である。
【図２】 回転軸に対して偏心させて取り付けた真円円
筒形のスクリーン印刷ステンシルの距離変化を示す説明
図である。
【図３】 真円円筒形のスクリーン印刷ステンシルの膜
振動および振動の振幅を示す説明図である。
【図４】 スクリーン印刷ステンシルの部分長さを示す
説明図である。
【図５】 本発明による装置全体の斜視図である。
【図６】 図５の装置の光学キャリッジ周辺の断面図で
ある。
【図７】 スクリーン印刷ステンシルの長手方向断面図
である。
【図８】 電気機械的調整手段を有する光学キャリッジ
の一例を示す側面図である。
【図９】 図８の光学キャリッジの平面図である。
【図１０】 電気機械的調整手段を有する光学キャリッ
ジの他の例を示す側面図である。
【図１１】 図１０の光学キャリッジの平面図である。
【図１２】 電気的調整手段の回路構成を示すブロック
図である。
【符号の説明】
１ スクリーン印刷ステンシル、１ａ 中空円筒、１ｂ
ステンシルパターン、１ｃ ラッカー層、２，３ 軸
受け装置としての挟持ヘッド、４，５ 軸受け装置とし
ての軸受けシェル、１５ スイッチ装置や調整手段とし
てのコンピュータ、１５ａ 記憶装置としてのパターン
情報メモリ、１９ レーザビーム、２１偏向光学系とし
ての第２偏向ミラー、２３ 光学キャリッジ、２３ａ
調整キャリッジ、２５ 円筒軸、３１ 距離センサ、３
８ 偏向装置としての偏向ミラー、４１ 調整手段とし
ての位置決めモータ、４２ 調整手段としてのコイル、
４４ 偏向装置としての圧電作動素子。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外周にラッカー層（１ｃ）を露出させる
    肉薄中空円筒（１ａ）を円筒軸（２５）回りに回転さ
    せ、ラッカー層（１ｃ）に焦点を合わせたレーザビーム
    （１９）を円筒軸（２５）方向に移動させながらこのレ
    ーザビーム（１９）をステンシルパターン（１ｂ）に従
    ってオン／オフさせるスクリーン印刷ステンシルの製作
    方法であって、 前記レーザビーム（１９）に対して固定された少なくと
    も１つの測定位置で、前記中空円筒（１ａ）の壁の実際
    の位置を測定し、中空円筒（１ａ）円周上の複数位置で
    理想位置からの半径方向のずれを求める工程と、 少なくとも１つの測定点で得られた前記半径方向のずれ
    から第１作動信号を導き出し、理想位置に対する中空円
    筒の接線方向のずれを補償して、この補償されたずれに
    基づいて前記ステンシルパターン（１ｂ）を中空円筒
    （１ａ）の円周方向に変位させる工程とを含むスクリー
    ン印刷ステンシルの製作方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、 少なくとも前記測定点での前記半径方向のずれに基づい
    て第２作動信号を導き出し、中空円筒が測定点とレーザ
    ビームとの角距離に対応する円周部分にわたって回転し
    た後、第２作動信号を用いて前記レーザビーム（１９）
    の焦点を半径方向に調整し、半径方向のずれを補償する
    スクリーン印刷ステンシルの製作方法。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の方法であって、 前記第１作動信号として、１／４回転位相をずらした前
    記第２作動信号を用いるスクリーン印刷ステンシルの製
    作方法。
  4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の方法であっ
    て、 前記第１作動信号は、単一の測定位置で求められた複数
    の半径方向のずれから得られるスクリーン印刷ステンシ
    ルの製作方法。
  5. 【請求項５】 請求項２に記載の方法であって、 前記第１作動信号は、円周方向にずらして配置された少
    なくとも３つの測定位置で得られた半径方向のずれから
    求められるスクリーン印刷ステンシルの製作方法。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の方法であって、 前記第２作動信号は、円周方向にずらして配置された少
    なくとも３つの測定位置で得られた半径方向のずれから
    求められるスクリーン印刷ステンシルの製作方法。
  7. 【請求項７】 請求項５または６に記載の方法であっ
    て、 前記３つの測定位置は、前記中空円筒（１ａ）の１つの
    断面平面内に位置するスクリーン印刷ステンシルの製作
    方法。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の方法であって、 前記レーザビーム（１９）は、前記断面平面内に延びる
    スクリーン印刷ステンシルの製作方法。
  9. 【請求項９】 請求項７または８に記載の方法であっ
    て、 前記レーザビーム（１９）は、前記中空円筒（１ａ）に
    半径方向から当たるスクリーン印刷ステンシルの製作方
    法。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載の方法
    であって、 前記第１作動信号によって、前記レーザビーム（１９）
    に供されるパターン情報をパターン情報メモリ（１５
    ａ）から時間を前後させながら取り出すスクリーン印刷
    ステンシルの製作方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１〜９のいずれかに記載の方法
    であって、 前記第１作動信号によって偏向装置（３８、４４）を駆
    動し、前記レーザビーム（１９）を前記中空円筒（１
    ａ）の円周方向に偏向するスクリーン印刷ステンシルの
    製作方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれかに記載の方
    法であって、 前記中空円筒（１ａ）の内部が加圧されるスクリーン印
    刷ステンシルの製作方法。
  13. 【請求項１３】 外周にラッカー層（１ｃ）が塗布され
    た肉薄中空円筒（１ａ）を回転自在に支持する軸受け装
    置（２、４；３、５）と、中空円筒（１ａ）の円筒軸
    （２５）に沿って移動するキャリッジ（２３ａ、２３）
    と、記憶装置（１５ａ）に記憶されたステンシルパター
    ンに従って前記レーザビーム（１９）をオン／オフさせ
    るスイッチ装置（１５）とを備え、前記キャリッジ（２
    ３、２３ａ）には、レーザビーム（１９）を偏向させて
    レーザビーム（１９）の焦点をラッカー層（１ｃ）領域
    に位置させる偏向光学系が設けられるスクリーン印刷ス
    テンシルの製作装置であって、 前記キャリッジ（２３ａ）には、前記中空円筒（１ａ）
    壁の実際の位置が生じさせる理想位置からの半径方向の
    ずれを測定する少なくとも１つのセンサ（３１；３１ａ
    〜３１ｃ）が搭載され、 測定されたずれの関数に基づいて、上記ステンシルパタ
    ーンの接線方向変位を生じさせる調整手段（１５；３
    ８、４４）が設けられるスクリーン印刷ステンシルの製
    作装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の装置であって、 前記調整手段（１５）は、上記ステンシルパターン（１
    ｂ）を前記記憶装置（１５ａ）から時間を前後させなが
    らステンシルパターン（１ｂ）を読み出す電気的調整手
    段であるスクリーン印刷ステンシルの製作装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１３に記載の装置であって、 前記調整手段は、前記レーザビーム（１９）を偏向し
    て、前記中空円筒（１ａ）の円周方向からレーザビーム
    （１９）を中空円筒（１ａ）に当てる電気機械的調整手
    段であるスクリーン印刷ステンシルの製作装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１３〜１５のいずれかに記載の
    装置であって、 この装置には、前記測定された半径方向のずれの関数に
    基づいて、中空円筒（１ａ）に対して前記レーザビーム
    （１９）の焦点を半径方向に調整する調整手段（４１、
    ４２）が設けられるスクリーン印刷ステンシルの製作装
    置。
  17. 【請求項１７】 請求項１３〜１５のいずれかに記載の
    装置であって、 前記キャリッジ（２３）には、中空円筒（１ａ）円周上
    でずらして配置された３つの距離センサ（３１ａ、３１
    ｂ、３１ｃ）が取り付けられるスクリーン印刷ステンシ
    ルの製作装置。
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