JPH11348226A

JPH11348226A - 複式彫刻ヘッドを備えるグラビア彫刻機

Info

Publication number: JPH11348226A
Application number: JP15818098A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Ogawa; 秀明小川
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 1999-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】構造を簡素化して低コストのグラビア彫刻機
を提供することである。【解決手段】グラビア彫刻機において、テーブル３
は、シリンダＧＳの回転軸ＲＡに平行な副走査方向に移
動可能である。彫刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂはそれぞれ
ダイヤモンドバイト２０₉を有しており、当該バイト２
０₉を振動させて、グラビアシリンダの表面にセルを彫
る。また、これら彫刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂは、各バ
イト２０₉が実質的に副走査方向に並列するように、テ
ーブル３上に配置される。このような彫刻ヘッド２０Ａ
及び２０Ｂは、テーブル３が副走査方向に移動すると、
副走査方向に並列している各バイト２０₉を振動させて
グラビアシリンダの表面にセルを彫刻する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、グラビア彫刻機に
関し、より特定的には、複数の彫刻ヘッドが一テーブル
上に配置されるグラビア彫刻機に関する。

【０００２】

【従来の技術】グラビア彫刻機は、グラビア印刷のため
の凹版を製造する装置であって、表面に銅メッキが施さ
れた円筒状のシリンダを回転させながら、当該シリンダ
の表面にセルと呼ばれる微小な凹部を、彫刻ヘッドを用
いて形成する。彫刻ヘッドの先端には、ダイヤモンドの
針（バイト）を有するスタイラスが設けられている。彫
刻ヘッドでは、このスタイラス及びバイトが所定の周波
数で振動し、これによってバイトがセルを彫っていく。

【０００３】従来の彫刻機は複式彫刻ヘッドを備える場
合がある。大抵の場合、複式彫刻ヘッドとはダブル彫刻
ヘッドを意味する。このダブル彫刻ヘッドは、「特開平
６−１５９４号」公報や米国特許「第５６６３８０２
号」等に開示されている。上記米国特許に係る彫刻機
は、二組の送りねじ機構及び彫刻ヘッドを備える。送り
ねじ機構及び彫刻ヘッドからなる各組は、シリンダを挟
んで対向するように配置される。２個の彫刻ヘッドは、
各送りねじ機構によって、互いに独立して副走査方向に
移動しつつ、シリンダにおける別々の二ヶ所で同時にセ
ルを彫る。また、上記公開公報に係る彫刻機は、１個の
送りねじ機構に対し２個の彫刻ヘッドを備える。２個の
彫刻ヘッドは、物理的に異なるテーブル上に載置され、
ボールねじにおいて離れた場所に配置される。２個の彫
刻ヘッドは、送りねじ機構によって、互いに同期して副
走査方向に移動しつつ、シリンダにおける別々の二ヶ所
で同時にセルを彫る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記米
国特許に係るダブル彫刻ヘッドは、二組の送りねじ機構
を必要とする。また、上記公開公報に係るダブル彫刻ヘ
ッドは、物理的に異なるテーブルを必要とする。これら
の結果、彫刻機の複雑化及び高コスト化を招くという問
題点があった。さらに、上記米国特許のように異なる２
個の送りねじ機構を用いた場合、互いの位置決め精度を
一致させる必要があり、その調整が困難という問題点も
あった。また、上記公開公報のように、テーブルを２組
設け、２個の彫刻ヘッドが同一シリンダに対して離れた
位置で彫刻する場合、送りねじ機構の真直度誤差に起因
する彫刻精度の誤差が大きいという問題点もあった。

【０００５】それ故に、本発明の目的は、その構造を簡
素化して低コストなグラビア彫刻機を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明は、グラビア印刷のための凹版を製造するために、
回転するグラビアシリンダの表面にセルを彫るグラビア
彫刻機であって、グラビアシリンダの回転軸に平行な副
走査方向に移動可能なテーブルと、それぞれの彫刻針を
振動させて、グラビアシリンダの表面にセルを彫る複数
の彫刻ヘッドとを備え、複数の彫刻ヘッドは、各彫刻針
が実質的に副走査方向に並列するように、テーブル上に
配置されることを特徴とする。

【０００７】第１の発明では、複数の彫刻ヘッドは、同
一テーブル上に配置されており、テーブルが副走査方向
に移動すると、副走査方向に並列している各彫刻針を振
動させてグラビアシリンダの表面にセルを彫刻する。こ
のように、第１の発明によれば、彫刻ヘッドは同一テー
ブル上に配置されるので、グラビア彫刻機は、従来のよ
うに二組の送りねじ機構及びテーブルを必要としない。
これによって、その構造が簡素で低コストなグラビア彫
刻機を提供することができる。

【０００８】第２の発明は第１の発明に従属しており、
各彫刻ヘッドは、略三角形の平面形状を有しており、彫
刻針を固設する一頂点部分が自由端で、当該一頂点の対
辺部分が固定端となる振動板と、振動板に接触するよう
に設けられ、当該振動板を所定の周期で押圧して当該振
動板を振動させる固体振動素子とを含み、彫刻針を設け
た一頂点部分同士が近接するようにテーブル上に配置さ
れることを特徴とする。

【０００９】第２の発明では、各彫刻ヘッドは、振動板
において自由端側に設けられる彫刻針を、固体振動素子
の振動を利用して振動させ、これによって、セルを彫刻
する。このように、第２の発明によれば、各彫刻ヘッド
は、従来のような大きなロータを用いた彫刻ヘッドでは
ないため、各彫刻針同士を容易に近接して配置すること
ができるようになる。

【００１０】第３の発明は第１又は第２の発明に従属し
ており、隣り合う彫刻針同士の間隔は、グラビアシリン
ダ表面に形成されるセルの副走査方向への間隔の整数倍
であることを特徴とする。

【００１１】第３の発明のように隣り合う彫刻針同士の
間隔が選ばれると、グラビア彫刻機は、セル列がシリン
ダ表面全体にわたって副走査方向に一定の間隔を持つよ
うに彫刻することができる。

【００１２】第４の発明は第１又は第２の発明に従属し
ており、隣り合う彫刻針同士の間隔は、グラビアシリン
ダ表面に形成されるセルの副走査方向への間隔と等しい
ことを特徴とする。

【００１３】上記第４の発明では、各彫刻ヘッドがそれ
ぞれ一列分のセルを彫刻した後に移動するテーブルの副
走査方向への移動量を、隣り合う彫刻針同士の間隔に関
連して一定にすることができる。そのため、グラビア彫
刻機における、テーブル移動のための制御が簡単にな
る。さらに、このように選ばれた彫刻針同士の間隔は当
然最小値である。そのため、テーブルの真直度誤差に起
因する彫刻位置のズレも最小にでき、より印刷品質の良
いグラビアシリンダを製造することができる。

【００１４】第５の発明は第１〜第４のいずれかの発明
に従属しており、彫刻針同士の間隔を副走査方向につい
て調整する第１調整機構をさらに備える。上記第５の発
明によれば、彫刻すべき画像の解像度に応じて彫刻針間
の間隔を変化させることができる。また、隣り合う彫刻
針同士が、製造上のばらつきや取り付け誤差等により正
確に第３又は第４の発明に示す彫刻針同士の条件を満た
していなくとも、第１調整機構により調整することがで
きる。

【００１５】第６の発明は第１〜第５のいずれかの発明
に従属しており、彫刻針の少なくとも１つを他方に対
し、グラビアシリンダの表面に向かう方向について調整
する第２調整機構をさらに備える。上記第６の発明によ
れば、たとえ、各彫刻針のシリンダへの距離が、製造上
のばらつきや取り付け誤差等により異なっていても、第
２調整機構により調整することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の一実施
形態に係る複式彫刻ヘッドを備えるグラビア彫刻機の構
成例を示す正面図及び上面図である。本彫刻機では、主
軸台１と、芯押し台２と、テーブル３とがベッド４の上
面に配置される。主軸台１はベッド４に対して固定され
る。主軸台１の回りセンタ５は、当該主軸台１の側部に
配置されたモータやタイミングベルト等からなる駆動機
構６が生成する回転力により回転する。回りセンタ５の
回転軸ＲＡは、図１中一点鎖線により示される。芯押し
台２は、ベッド４の上面に設けられる一対のガイドレー
ル８上に載置され、主軸台１と対向する。芯押し台２
は、ベッド４の側部に配置されたモータ、タイミングベ
ルト及びボールねじ等からなる送りねじ機構７の駆動力
によって、上記ガイドレール８上を滑りつつ、矢印Ａで
示すように主軸台１に対して近づく方向又は遠ざかる方
向にのみ移動できる。芯押し台２の止まりセンタ（押さ
えセンタ）９もまた、上記回転軸ＲＡを有しており、シ
リンダ１０によって、回転軸ＲＡに沿って左右方向に移
動する（図１中の矢印Ｂ参照）。回りセンタ５と止まり
センタ９とは、図１中の二点鎖線で示されるグラビアシ
リンダＧＳを挟み込んで支持する。支持されたシリンダ
ＧＳは、駆動機構６の回転力によって、回りセンタ５及
び止まりセンタ９の回転軸ＲＡを中心として回転する。
なお、以下では、シリンダＧＳの回転方向を主走査方向
と称し、さらに回転軸ＲＡに平行な方向を副走査方向と
称する。

【００１７】テーブル３は、ベッド４の上面に設けられ
る一対のガイドレール１１上に載置される。テーブル３
は、ガイドレール１１近傍のモータ１２、及びボールね
じ１３等からなる送りねじ機構１４が生成する駆動力に
よって、上記ガイドレール１１上を滑りつつ案内され、
矢印Ａで示すように、シリンダＧＳの表面に沿って回転
軸ＲＡに平行な方向（副走査方向）に移動する。図３
は、このテーブル３の周辺を拡大した斜視図である。図
１〜図３において、このテーブル３上には、上記複式彫
刻ヘッドの一例であるダブル彫刻ヘッド部１５と、一対
のガイドレール１６と、テーブル１７と、基台１８と、
モータ及びボールねじ等からなる送りねじ機構１９とが
配置される。ガイドレール１６は、テーブル３の上面
に、回転軸ＲＡに垂直に配置される。テーブル１７は、
送りねじ機構１９が生成する駆動力によって、上記ガイ
ドレール１６に沿ってテーブル３上を滑りつつ、矢印Ｃ
の方向に移動する。ダブル彫刻ヘッド部１５は、テーブ
ル１７上に固設される基台１８に配置され、これによっ
て、副走査方向だけでなく、上記支持されたシリンダＧ
Ｓに対して近づく方向又は遠ざかる方向（矢印Ｃの方
向）に移動する。

【００１８】本彫刻機は、以上の構成により、シリンダ
ＧＳの表面に主走査方向に沿うセル列を二列分同時に彫
刻すると、ダブル彫刻ヘッド部１５を副走査方向に所定
量だけ送って次の二列のセルを彫るという動作を繰り返
す（図１７及び図１８参照）。つまり、シリンダＧＳが
一回転する毎に、二列のセルが形成される。これによっ
て、グラビア印刷のための凹版が高速に製造される。

【００１９】図４は、図１〜図３に示す基台１８上のダ
ブル彫刻ヘッド部１５の構成を示す斜視図である。図４
に関する説明は、直交座標系を用いると明確になる。ｘ
軸は副走査方向を示す。ｚ軸は、ダブル彫刻ヘッド部１
５のシリンダＧＳに対する接離方向（図３の矢印Ｃ参
照）を示す。ｙ軸は鉛直方向を示す。図４において、ダ
ブル彫刻ヘッド部１５は、基台１８上に、２個の彫刻ヘ
ッド２０Ａ及び２０Ｂと、第１の微動機構２１と、第２
の微動機構２２と、粗動機構２３とを含む。

【００２０】まず、彫刻ヘッド２０Ａについて、その構
成を示す斜視図（図５）及び分解斜視図（図６）を参照
して説明する。図５及び図６において、押さえ板２０₁
の主面には放熱フィン２０₂が固定される。放熱フィン
２０₂には貫通孔２０₃が形成される。貫通孔２０₃に
は、固体振動素子の一例であるピエゾ素子２０₄が挿入
される。また、放熱フィン２０₂の端面にはスタイラス
２０₅が取り付けられる。このスタイラス２０₅は、放
熱フィン２０₂にネジ２０₆で固定される基台２０₇と
振動板２０₈とからなる。振動板２０₈は、基台２０₇
から鉛直下方向に突出する直角三角形状を有し、直角部
分を構成する二辺の内、一辺部分で基台２０₇に固定さ
れる。振動板２０₈は、先端に近付くにつれて幅が狭く
なる。彫刻針としてのダイヤモンドバイト２０₉（以
下、単にバイトと称す）は、直角三角形の一角、つまり
振動板２０₈の先端部分に固設される。なお、振動板２
０₈の形状は三角形状に限られず、他の形状でもよい。
ただし、三角形状の振動板２０₈は、同一材質の場合、
他の形状の場合と比較して質量を軽くでき、その慣性モ
ーメントが小さくできる。これによって、振動板２０₈
の固有振動数を上げることができ、彫刻ヘッド２０Ａを
高速に駆動することが可能となる。また、変位センサ２
０₁₀は、その先端が振動板２０₈の先端と所定間隔を開
けて対向し、その本体が押さえ板２０₁及び放熱フィン
２０₂を貫通するように配置される。ピエゾ素子２０₄
の先端には、振動板２０₈の裏面と点接触する鋼球２０
₁₁が埋設される。ピエゾ素子２０₄は、彫刻信号Ｓ
₁（図１３参照）が印加されると、ｚ軸に沿う前後方向
（図５及び図６中の矢印Ｅの方向）に、印加された彫刻
信号Ｓ₁に基づく周期で振動する。これに伴って、振動
板２０₈及びバイト２０₉は、基台２０₇との接続部分
を支点として上記周期で振動する。さらに放熱フィン２
０₂の上面には、ネジ孔２０₁₂が形成されるが、これに
ついては後述する。なお、上記ピエゾ素子２０₄に代え
て、他の固体振動素子、例えば磁歪素子を用いることも
できる。また、振動板２０₈を磁力により振動させるこ
ともできる。

【００２１】彫刻ヘッド２０Ｂは、振動板２０₈の形状
が反転している点及び側面にネジ孔２０₁₂（図４及び図
５には示さず）を有する点を除いて、彫刻ヘッド２０Ａ
と大略的に同様の構成を有する。そのため、彫刻ヘッド
２０Ｂの構成において、彫刻ヘッド２０Ａに相当する部
分には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

【００２２】以上のように、各バイト２０₉は固体振動
素子に応じて振動し、従来のように大きなロータを用い
て振動しないため、彫刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂを小型
化することができる。これによって、図７等に示すよう
に、彫刻ヘッド２０Ａ及び２０が基台１８上で隣接し、
かつ各バイト２０₉が副走査方向に近接して並列するよ
うに配置することができる。より好ましくは、上記２個
のバイト２０₉の先端は、それぞれから回転軸ＲＡへの
距離（図７中、矢印Ｆ及びＧで示されている）が等しく
なるように、かつこの矢印Ｆ及び矢印ＧがシリンダＧＳ
の表面に対する法線をなすように配置される。さらに、
２個のバイト２０₉のｘ軸方向に関する距離（以下、バ
イト間距離ｄ）は、彫刻線数に基づいて調節されるが、
可能な限り小さく設定される。上記のように振動板２０
₈を直角三角形状に構成した理由は、図示したようにバ
イト２０₉を彫刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂの外縁部分に
固設してこのバイト間距離ｄを小さくするためである。
このようにバイト間距離ｄを小さくすると、両彫刻ヘッ
ド２０Ａ及び２０Ｂの副走査に関する移動真直度の誤差
を小さくすることができる。なお、上記彫刻線数とは、
通常、上記シリンダＧＳの表面上において、軸方向（副
走査方向）に平行な１インチ間に形成されるセル列の数
を意味する。

【００２３】なお、本実施形態では彫刻ヘッド２０Ａ及
び２０Ｂは、小型化が容易でバイト間距離ｄを小さくで
きるという観点から固体振動素子を用いた場合を説明し
ている。しかし、彫刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂは、小型
であればよく、固体振動素子を用いた場合に限られな
い。例えば、両ヘッド２０₉を副走査方向に並列できる
のであれば、磁気回路を用いた従来の彫刻ヘッドをテー
ブル３上に配置してもよい。

【００２４】以上の各バイト２０₉は、主走査方向（ｙ
軸方向）に関する位置がほぼ同じで、副走査方向（ｘ軸
方向）に並列して設けられているが、主走査方向にずれ
て配置されていても問題はない。すなわち、各バイト２
０₉が主走査方向に所定の間隔を有していても、セルを
彫刻するタイミングを変更することにより、対応するこ
とができるからである。請求項１における「副走査方向
に実質的に並列する」というのは、各バイト２０₉が副
走査方向に間隔を有して配置されることだけを表し、主
走査方向に関する位置が一致していなければならないこ
とはない。

【００２５】また、彫刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂは、基
台１８の上面から所定距離だけ離れており、浮いたよう
な状態で配置される。これによって、両彫刻ヘッド２０
Ａ及び２０Ｂを容易かつ精密に位置決めできるようにな
る。

【００２６】以上の彫刻ヘッド２０Ａの直上には第１の
微動機構２１（図４参照）が配置される。図８は、図４
中の断面Ｐを矢印Ｄの方向から見た第１の微動機構２１
を示している。図８において、第１の微動機構２１は、
上記２個のバイト２０₉のｘ方向（つまり、副走査方
向）に関する相対的な位置関係を微調整する機構であっ
て、平行バネ２１₁と、ピエゾ素子２１₂と、変位セン
サ２１₃とを含んでいる。

【００２７】平行バネ２１₁は、大略的に、四辺２１₄
〜２１₇を有する矩形状の枠体からなっており、さらに
四個の弾性ヒンジ２１₈〜２１₁₁と、ネジ孔部２１₁₂及
び２１₁₃とを含んでいる。平行バネ２１₁の枠体におい
て、各角の近傍には切り欠けが二個一組ずつ形成され
る。この四組の切り欠けにより弾性ヒンジ２１₈〜２１
₁₁が構成される。より詳細には、弾性ヒンジ２１₈〜２
１₁₁は、撓ませるべき二辺２１₅及び２１₇の両端を円
弧状等に切り欠くことにより形成される。また、ネジ孔
部２１₁₂及び２１₁₃は、ネジ孔を有しており、固定され
るべき辺２１₄及び変位させるべき２１₆から枠体の内
部に向かって突出している。前述の彫刻ヘッド２０Ａの
ネジ孔２０₁₂とネジ孔部２１₁₃とは図９に示すようにネ
ジ止めされ、彫刻ヘッド２０Ａと第１の微動機構２１と
が連結される。なお、ネジ孔部２１ ₁₂については後述す
る。圧電素子であるピエゾ素子２１₂は、円筒形状を有
しており、辺２１₄に沿ってｘ軸方向に伸びるアーム２
１₁₄によって、当該辺２１₄に対して動かないように支
持される。さらに、ピエゾ素子２１₂は、その一端面に
埋設されている鋼球２１₁₅が弾性ヒンジ２１₁₁の近傍で
辺２１₇と点接触するように配置される。変位センサ２
１₃は、静電容量式、超音波式、渦電流式又はレーザ変
位式のセンサであって、辺２１₆及び２１₇が交差する
部分の近傍に配置され、上記アーム２１₁₄によって支持
される。

【００２８】ところで、図１０に示すような２枚の平行
バネＰＳで支えられた被支持体Ｍの微小な変位Δｘは外
力Ｆに比例する。この第１の微動機構２１にはこの原理
が応用される。つまり、ピエゾ素子２１₂は、逆圧電効
果により、外部からの印加電圧Ｅ₁に応じて伸縮する。
鋼球２１₁₅はピエゾ素子２１₂の伸びにより辺２１₇を
押圧し、その結果、図１１に示すように、二辺２１₅及
び２１₇が撓んで、平行バネ２１₁は元の矩形状（点線
部分参照）から平行四辺形状（実線部分参照）に変形す
る。この時、辺２１₄は動かないが、辺２１₆はｘ軸に
対して変位量Δｘ₁だけ平行移動する。これに伴って、
彫刻ヘッド２０Ａは、元の位置から変位量Δｘ₁だけｘ
軸方向に移動し（矢印Ｈ参照）、彫刻ヘッド２０Ｂに近
付く。この変位量Δｘ₁は、上記印加電圧Ｅ₁に対して
一意である。故に、両ヘッド２０ ₉のｘ方向に関する位
置関係を、印加電圧Ｅ₁に応じて微調整できる。なお、
この印加電圧Ｅ₁は、後述する微調信号ＣＳ₁（図１３
参照）として供給される。

【００２９】この第１の微動機構２１の直上には、２個
のバイト２０₉間の相対的な位置関係をｚ軸方向につい
て微調整するための第２の微動機構２２（図４参照）が
配置される。図１２は、図４中の矢印Ｄの方向から見た
第２の微動機構２２を示しており、本図によって、その
構成が第１の微動機構２１（図８参照）と同様であるこ
とが分かる。そのため、第２の微動機構２２について
は、第１の微動機構２１との相違点を中心に説明する。

【００３０】図１２の第２の微動機構２２において、弾
性ヒンジ２２₈〜２２₁₁は、ｘ軸に平行な平行バネ２２
₁の二辺２２₅及び２２₇の両端近傍に形成される。ま
た、ｚ軸に平行な辺２２₄及び２２₆からはネジ孔部２
２₁₂及び２２₁₃が突出する。前述のネジ孔部２１₁₂（図
８参照）とネジ孔部２２₁₃とは図９に示すようにネジ止
めされ、第１の微動機構２１と第２の微動機構２２とが
連結される。なお、ネジ孔部２２₁₂については後述す
る。図１２において、ピエゾ素子２２₂は、埋設された
鋼球２２₁₅が弾性ヒンジ２２₈の近傍で辺２２₅と点接
触するように、辺２２₄に固定されたアーム２２₁₄で支
持される。変位センサ２２₃は、辺２２₅及び２２₆が
交わる部分の近傍に配置され、上記アーム２２₁₄で支持
される。

【００３１】この第２の微動機構２２でも、第１の微動
機構２１と同様に、ピエゾ素子２２ ₂への印加電圧Ｅ₂
に応じて、平行バネ２２₁は平行四辺形状に変形する。
この時、辺２２₆及びこれに固定された彫刻ヘッド２０
Ａは、上記印加電圧Ｅ₂に対して一意な変位量Δｚ₁だ
け、元の位置からｚ軸に沿って平行移動して（矢印Ｉ参
照）、シリンダＧＳに近付く。故に、両ヘッド２０₉の
ｚ方向に関する位置関係を、印加電圧Ｅ₂（図１３に示
す微調信号ＣＳ₂として供給される）に基づいて微調整
できる。

【００３２】一方、彫刻ヘッド２０Ｂの側面には、図４
及び図９に示すように、粗動機構２３としての小型のｘ
ｚ軸ブロックステージがネジで取り付けられる。このｘ
ｚ軸ブロックステージは、彫刻ヘッド２０Ｂをｘ軸又は
ｚ軸の二方向に移動させることができる。彫刻ヘッド２
０Ｂの変位量は、オペレータが上記ステージのネジやダ
イヤル（図示せず）を操作することにより決まる。した
がって、上記ステージは、上記２個の微動機構２１及び
２２のような精密な位置決めを実行することができず、
単に彫刻ヘッド２０Ｂの粗い位置決めを実行するだけで
ある。

【００３３】ところで、図９に示すように、基台１８に
は、２個の彫刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂ等を支持するた
めの支持部材２４が固定的に取り付けられる。この支持
部材２４は、基台１８の上面に対し、平行な取付け面２
４₁（図中、左下がりの斜線部分参照）及び垂直な取付
け面２４₂（右下がりの斜線部分参照）を有している。
両取付け面２４₁及び２４₂にはネジ孔が形成されてい
る。取付け面２４₁には、ネジ孔部２２₁₂が載置された
後ネジ止めされ、支持部材２４と第２の微動機構２２と
が連結される。一方、取付け面２４₂には、上記ｘｚ軸
ブロックステージがネジ止めされ、支持部材２４と連結
される。このようにして、支持部材２４には、２個の彫
刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂがぶら下がるような状態で配
置されることとなる。

【００３４】なお、以上の構成の内、粗動機構２３とし
てのｘｚ軸ブロックステージは必ずしも必要ではなく、
省略してもよい。この場合、彫刻ヘッド２０Ｂは、支持
部材２４に直接固定されることとなる。このように、た
とえ彫刻ヘッド２０Ｂが基台１８に対して固定であって
も、２個の微調機構２１及び２２により彫刻ヘッド２０
Ａの位置が精密に調整される。そのため、２個のダイヤ
モンドバイト２０₉の相対的な位置関係の調整には何ら
問題とならない。

【００３５】また、以上の２個の微動機構２１及び２２
は、図示等からも明らかなように、ピエゾ素子２１₂及
び２２₂の伸びだけを利用して彫刻ヘッド２０Ａの位置
を微調整している。しかしながら、各微動機構２１及び
２２は、ピエゾ素子２１₂及び２２₂の縮みを利用して
彫刻ヘッド２０Ａの位置を微調整するようにしてもよ
い。

【００３６】また、以上の説明からも明らかなように、
本彫刻機は、２個のバイト２０₉の相対的な位置関係を
ｙ軸方向について調整するための機構を備えていない。
前述したように、たとえ２個のバイト２０₉がｙ軸方向
にずれていても、２個のバイト２０₉を非同期で振動さ
せれば（つまり、各ピエゾ素子２０₄に与える彫刻信号
Ｓ₁及びＳ₂（図１３参照）のタイミング（位相）をず
らせば）、シリンダＧＳの表面上には、周方向に正しく
並んだセルを形成できるからである。以上のように、本
彫刻機では、ｙ軸方向に関する調整機構は不要であり、
これによって、当該彫刻機の製造コストを抑えることが
できる。

【００３７】次に、本彫刻機の動作について説明する。
図１３は、本彫刻機の電気的構成を示すブロック図であ
る。図１３において、本彫刻機では、この彫刻機を制御
するパーソナルコンピュータ２６（以下、ＰＣ２６と称
す）と、彫刻データ及び彫刻条件データを生成するワー
クステーション２５（以下、ＷＳ２５と称す）とＬＡＮ
(Local Area Network)により通信可能に接続される。Ｐ
Ｃ２６は、ＷＳ２５から受け取った彫刻データ及び彫刻
条件データ（詳細は後述）をデュアルポートメモリ２７
に格納する。このデュアルポートメモリ２７にはダブル
彫刻ヘッド部１５を制御するための制御部２８が接続さ
れている。この制御部２８は、典型的にはＣＰＵ(Centr
al Processing Unit)及びＤＳＰ(Digital Signal Proce
ssor )で構成され、デュアルポートメモリ２７から読み
出された彫刻データ及び彫刻条件データに対し所定の処
理を施す。この制御部２８は、処理された彫刻データ又
は彫刻条件データを必要に応じて、Ｄ／Ａコンバータ
（以下、ＤＡＣと称す）２９ ₁〜２９₄に出力する。以
下では、制御部２８からＤＡＣ２９₁、２９₂、２９ ₃
及び２９₄への出力信号を彫刻信号Ｓ₁、彫刻信号
Ｓ₂、微調信号ＣＳ₁及び微調信号ＣＳ₂と称する。

【００３８】彫刻信号Ｓ₁、彫刻信号Ｓ₂、微調信号Ｃ
Ｓ₁及び微調信号ＣＳ₂は、ＤＡＣ２９₁、２９₂、２
９₃及び２９₄でアナログ信号に変換された後、増幅器
３０ ₁、３０₂、３０₃及び３０₄により増幅される。
増幅器３０₁及び３０₂が増幅したアナログの彫刻信号
Ｓ₁及びＳ₂は、固体振動素子としての彫刻ヘッド２０
Ａ及び２０Ｂのピエゾ素子２０₄に与えられる。また、
増幅器３０₃及び３０ ₄が増幅したアナログの微調信号
ＣＳ₁及びＣＳ₂は、圧電素子としてのピエゾ素子２１
₂及び２２₂に与えられる。

【００３９】変位センサ２１₃及び２２₃は、第１の微
動機構２１及び第２の微動機構２２の変位量Δｘ₁及び
Δｚ₁（前述）を検出して、検出結果を示す検出信号Ｄ
ＥＴ ₃及びＤＥＴ₄を生成する。生成された検出信号Ｄ
ＥＴ₃及びＤＥＴ₄は、増幅器３１₃及び３１₄により
増幅され、ＡＤＣ３２₃及び３２₄によりデジタル信号
に変換された後、制御部２８にフィードバックされる。
制御部２８は、ＤＡＣ２９₃及び２９₄に出力された微
調信号ＣＳ₁及びＣＳ₂が示す変位量と、フィードバッ
クされたＤＥＴ₃及びＤＥＴ₄が示す変位量Δｘ₁及び
Δｚ₁とに差がある場合、両バイト２０₉が適切な位置
関係を持つようにフィードバック制御する。

【００４０】彫刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂの変位センサ
２０₁₀は、スタイラス２０₈の振動量を検出して、検出
結果を示す検出信号ＤＥＴ₁及びＤＥＴ₂を生成する。
生成された検出信号ＤＥＴ₁及びＤＥＴ₂は、増幅器３
１₁及び３１₂により増幅され、ＡＤコンバータ（以
下、ＡＤＣと称す）３２₁及び３２₂によりデジタル信
号に変換された後、制御部２８にフィードバックされ
る。この制御部２８は、ＤＡＣ２９₁及び２９₂に出力
した彫刻信号Ｓ₁及びＳ₂に基づく振動量と、入力され
た検出信号ＤＥＴ₁及びＤＥＴ₂が示す振動量とに差が
ある場合、セルが適切に彫刻されるようにフィードバッ
ク制御する。

【００４１】シリンダＧＳはモータ３３により回転させ
られる。この回転量は、エンコーダ３４により検出され
る。また、このシリンダＧＳの近傍のテーブル３は、送
りネジ機構１４のモータ１２（図２参照）により副走査
方向に搬送される。この時のモータ１２の回転量は、図
示しないエンコーダにより検出される。タイミング生成
部３５は、検出された両回転量を受け取り、両回転量に
基づいてタイミング信号を生成する。この生成されたタ
イミング信号は制御部２８に与えられる。また、シリン
ダＧＳの近傍には、その表面に彫られたセルを観察する
カメラ３６が配置される。このカメラ３６からの出力画
像は、画像処理装置３７で解析された後、ＰＣ２６に与
えられる。

【００４２】本彫刻機は、以上のような構成により、テ
スト彫刻を行った後、本彫刻を行い、これによって、シ
リンダＧＳ上にセルを形成する。以下、まず最初に、テ
スト彫刻を図１４に示すフローチャートを参照して説明
するが、このテスト彫刻の前に、本彫刻機は、彫刻ヘッ
ド２０Ｂのバイト２０₉を基準とした彫刻ヘッド２０Ａ
のバイト２０₉の位置関係（初期位置）を測定してい
る。つまり、両バイト２０₉は、前述した設計目標に基
づいて配置されるが、製造上のばらつきや経年変化によ
りずれる場合があるので、本彫刻機は実際の両バイト２
０₉の初期位置を把握しておく必要がある。本彫刻機で
は、図１５に示すような、両バイト２０₉間のｘ方向及
びｙ方向の間隔が初期位置に関する情報ｄ_x0及びｄ_y0と
して測定され、当該初期位置情報（ｄ_x0，ｄ_y0）として
制御部２８の記憶領域（図示せず）に格納される。

【００４３】そして、ＰＣ２６は、テスト彫刻時になる
と、まず最初に、ＷＳ２５から彫刻条件データを読み込
む（図１４；ステップＳ１）。この彫刻条件データに
は、彫刻されるべきセルの主走査方向及び副走査方向へ
のピッチ量Ｐ_msd及びＰ_ssdが含まれる。ここで、本彫
刻機におけるＰ_msd及びＰ_ssdについて、図１６を参照
して説明する。本図には、シリンダＧＳに彫刻されるべ
きセルが二列分だけ示されており、一方のセル列ＳＬ₁
は彫刻ヘッド２０Ａにより彫刻され、他方のセル列ＳＬ
₂は彫刻ヘッド２０Ｂにより彫刻される。本図のような
場合、Ｐ_msdは、主走査方向、つまりシリンダＧＳの回
転方向に連続して並ぶ２個のセルの間隔を意味する。Ｐ
_ssdは、副走査方向、つまりシリンダＧＳの回転軸ＲＡ
に沿って隣り合うセル列の間隔を意味する。以上のよう
に、Ｐ_msd及びＰ_ssdは、ＷＳ２５から予め与えられる
場合もあるが、ＰＣ２６がＷＳ２５により与えられる彫
刻線数（前述）及びセルのパラメータ（幅や深さ）に基
づいて演算により求められる場合もある。

【００４４】ＰＣ２６に読み込まれたピッチ量Ｐ_msd及
びＰ_ssdは、デュアルポートメモリ２７を介して制御部
２８へと送られる。制御部２８は、まず最初に、ピッチ
量Ｐ _ssdに基づいて、彫刻ヘッド２０Ａの位置をｘ軸方
向に微調整する（図１４；ステップＳ２）。より具体的
には、制御部２８は、前述のバイド間距離ｄが、受け取
った副走査方向のピッチ量Ｐ_ssdと一致するように、彫
刻ヘッド２０Ａの第１の微動機構２１の変位量Δｘ
₁（＝Ｐ_ssd−ｄ_x0）をフィードバック制御する。つま
り、制御部２８は、変位量Δｘ₁だけ彫刻ヘッド２０Ａ
（つまり、辺２１₆（図１１等参照））を変位させるた
めの微調信号ＣＳ₁を生成する。この微調信号ＣＳ
₁は、ＤＡＣ２９₃によりＤＡ変換され、増幅器３０₃
により増幅された後、ピエゾ素子２１₂に与えられる。
圧電素子としてのピエゾ素子２１₂は、前述したように
印加された微調信号ＣＳ₁に応じて伸び、その結果彫刻
ヘッド２０Ａのバイト２０₉は変位量Δｘ₁だけ彫刻ヘ
ッド２０Ｂのバイト２０₉に近付く。

【００４５】変位センサ２１₃は、第１の微動機構２１
の変位量Δｘ₁を検出して、上記検出信号ＤＥＴ₃を生
成する。この検出信号ＤＥＴ₃は、増幅器３１₃により
増幅され、ＡＤＣ３２₃によりデジタル信号に変換され
た後、制御部２８にフィードバックされる。制御部２８
は、出力微調信号ＣＳ₁が示す変位量Δｘ₁と、入力検
出信号ＤＥＴ₃が示す変位量Δｘ₁とに差がある場合、
この差分が「０」になるような微調信号ＣＳ₁を生成し
出力する。

【００４６】制御部２８は、次に、ピッチ量Ｐ_msd及び
初期位置情報ｄ_y0に基づいて、両彫刻ヘッド２０Ａ及び
２０Ｂに与える彫刻信号の周波数及びそれらの出力タイ
ミングを決定する（図１４；ステップＳ３）。ピッチ量
Ｐ_msdは、一般的に、図１６に示すように彫刻信号の一
周期（波長）を表す。故に、彫刻信号の周波数は、ピッ
チ量Ｐ_msdにより簡単に求められる。ところで、同図に
示すように、同じ濃度のセル列を、互いに正確にかみ合
うように彫刻するためには、両彫刻ヘッド２０Ａ及び２
０Ｂ向けの彫刻信号の位相差は、上記ｄ_y0が０の場合に
１８０度である必要がある。制御部２８は、両彫刻信号
について、その位相差が１８０度になるように出力タイ
ミングを決定する。

【００４７】制御部２８は、次に、セルのテスト彫刻を
行う（ステップＳ４）。より具体的には、制御部２８
は、テスト彫刻用の彫刻データをデュアルポートメモリ
２７をから読み出して、彫刻ヘッド２０Ａ用の彫刻デー
タと彫刻ヘッド２０Ｂ用のものとに分配する。制御部２
８は、各ヘッド用の彫刻データで、上記決定した周波数
のキャリー信号を変調して彫刻信号を生成する。ところ
で、分配された両ヘッド用の彫刻データは同じデータで
ある。そのため、制御部２８が生成する彫刻信号は、互
いに同じ波形を有する。制御部２８は、彫刻ヘッド２０
Ａ用のものを彫刻信号Ｓ₁としてＤＡＣ２９₁に出力
し、彫刻ヘッド２０Ｂ用のものを彫刻信号Ｓ ₂としてＤ
ＡＣ２９₂に出力する。彫刻信号Ｓ₁及びＳ₂は、上記
決定されたタイミングで出力され、位相差１８０度を有
する。彫刻信号Ｓ₁及びＳ₂は、ＤＡＣ２９₁及び２９
₂によりＤＡ変換され、増幅器３０₁及び３０₂により
増幅された後、彫刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂの固体振動
素子としてのピエゾ素子２０₄に与えられる。この時、
図２に示すテーブル３及び１７は送りネジ機構１４及び
１９により、彫刻開始位置にセットされると共に、シリ
ンダＧＳはモータ３３により回転させられている。その
ため、両バイト２０₉は、両ピエゾ素子２０₄の振動に
伴って振動し、シリンダＧＳの表面上に２列ずつのセル
列を彫刻していく。

【００４８】カメラ３６は、このテスト彫刻で形成され
るセルを観察し（ステップＳ５）、その観察画像を画像
処理装置３７に出力する。理想的には、テスト彫刻によ
り形成されるすべてのセルは、同じデータに基づいて形
成されるので同じ濃度を有さなければならない。しかし
ながら、両バイト２０₉のｚ軸方向に関する位置関係に
よって、副走査方向に隣接するセルの濃度が異なる場合
がある。画像処理装置３７は、好ましくは、入力された
観察画像から、両セル列に含まれるセルの大きさを解析
して、制御部２８に出力する。

【００４９】制御部２８は、入力された両セル列毎のセ
ルの大きさに基づいて、両者の大きさの差が「０」にな
るように、彫刻ヘッド２０Ａの第２の微動機構２２の変
位量Δｚ₁をフィードバック制御する（ステップＳ
６）。この時の図１３に示す各部の構成については、上
述より明らかであるため、ここでは説明を省略するが、
その結果、両バイト２０₉のｚ軸方向に関する位置関係
が微調整される。

【００５０】以上のような、テスト彫刻により、両バイ
ト２０₉の位置関係は、全方向にわたって正確に調整さ
れたこととなる。そして、ステップＳ７の本彫刻が行わ
れる。図１３に示すＰＣ２６は、図２に示すテーブル３
及び１７は送りネジ機構１４及び２１により、彫刻開始
位置にセットされると共に、シリンダＧＳはモータ３３
により回転させる。次に、ＰＣ２６は、デュアルポート
メモリ２７を介して、彫刻データを制御部２８に送信す
る。次に、制御部２８は、テスト彫刻の場合と同様に、
彫刻データに基づいて、彫刻ヘッド２０Ａ用の彫刻信号
Ｓ₁及び彫刻ヘッド２０Ｂ用の彫刻信号Ｓ₂を生成し
て、各ピエゾ素子２０₄の駆動を制御し、その結果、シ
リンダＧＳにセルが彫刻される。

【００５１】なお、本実施形態に係る彫刻機では、隣り
合う二列分のセルを同時に彫刻するため、シリンダＧＳ
が主走査方向に一回転すると、図２等に示すテーブル３
は、図１６を参照すれば明らかなように（２×Ｐ_ssd）
だけ副走査方向に搬送され、次の二列分のセルが彫刻さ
れる。本彫刻機はこのような動作を繰り返す。これによ
って、シリンダＧＳには、一つの彫刻ヘッドの場合と比
べて、単純に二倍の速度でセルが彫刻されることとな
る。さらに、本実施形態では、上述のように副走査方向
への搬送量が一定であるため、テーブル３の副走査方向
への送り制御が簡易である。

【００５２】また、本彫刻において、前述の彫刻線数を
高めようとすると、バイト間距離ｄを小さくする必要が
ある。しかし、バイト間距離ｄを狭めることは物理的に
限界がある。また、彫刻する各セル列が千鳥状配列であ
る場合、各バイト２０₉を近接させることができない場
合がある。そこで、バイト間距離ｄを相対的に広く設定
して上記ピッチ量Ｐ_SSDの整数倍とすることが考えられ
る。ここで、図１７は、その一例としてｄ＝３×Ｐ_ssd
の場合を示している。図１７において、白抜きのセル列
ＳＬ₁〜ＳＬ₃は彫刻ヘッド２０Ａによって彫刻され、
ハッチングを付した方のセル列ＳＬ₄〜ＳＬ₆は彫刻ヘ
ッド２０Ｂによって彫刻される。彫刻ヘッド２０Ａ及び
２０Ｂは、シリンダＧＳのｎ回転目（ｎは自然数）にセ
ル列ＳＬ ₁及びセル列ＳＬ₄を彫刻すると、テーブル３
がＰ_ssd（＝ｄ／３）だけ副走査方向に搬送された後、
（ｎ＋１）回転目にセル列ＳＬ₂及びＳＬ₅を彫刻す
る。以降、本彫刻機は、セル列ＳＬ₃及びＳＬ₆を彫刻
するまで、同様の動作を繰り返す。ただし、本彫刻機
は、セル列ＳＬ₃及びＳＬ₆を彫刻した後、図１７を参
照すれば明らかなように、テーブル３をバイト間距離ｄ
の２倍だけ副走査方向に搬送しなければならない。

【００５３】以上説明したような動作を実現するために
は、制御部２８は、以下の動作を実行しなければならな
い。制御部２８は、彫刻データを、彫刻ヘッド２０Ａ及
び２０Ｂ用に、彫刻データを３セル列分ずつに分ける。
制御部２８は、１セル列分の彫刻が終わると、テーブル
３を（ｄ／３）だけ副走査方向に搬送し、この搬送を３
回実行する。制御部２８は、各バイト２０₉が３セル列
ずつ彫刻した後、テーブル３を２×ｄだけ副走査方向に
搬送する。

【００５４】また、図１９は、図１８と同様にｄ＝３×
Ｐ_ssdに設定されているが、他のセル列の彫刻方法を説
明するための図である。図１９において、白抜きのセル
列ＳＬ₁₀、ＳＬ₁₂、ＳＬ₁₄及びＳＬ₁₆は彫刻ヘッド２０
Ａによって彫刻され、ハッチングを付した方のセル列Ｓ
Ｌ₁₁、ＳＬ₁₃及びＳＬ₁₅は彫刻ヘッド２０Ｂによって彫
刻される。彫刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂは、シリンダＧ
Ｓの１回転目にセル列ＳＬ₁₀及びセル列ＳＬ₁₁を彫刻す
ると、テーブル３が２×Ｐ_ssdだけ副走査方向に搬送さ
れた後、シリンダＧＳの２回転目にセル列ＳＬ₁₂及びＳ
Ｌ₁₃を彫刻する。本彫刻機は、シリンダＧＳの３回転目
以降も、その１回転目及び２回転目と同様の動作を繰り
返す。図１８に示すセル列の彫刻方法の場合、本彫刻機
におけるテーブル３の副走査方向への送り量は２×Ｐ
_ssdで一定である。さらに、彫刻ヘッド２０Ａ及び２０
Ｂを駆動する彫刻信号Ｓ₁及び彫刻信号Ｓ₂の出力タイ
ミング（つまり位相）も一定である。そのため、本彫刻
機は、簡単な制御でセル列を彫刻することができる。た
だし、副走査方向へのセルのピッチ量Ｐ_ssd、バイト間
距離ｄ及びテーブル３の副走査方向への送り量２×Ｐ
_ssd（一定）の条件下では、本彫刻機は、図１８中点線
部分に示すように、両端のセル列に、千鳥状に隣接する
セル列を彫刻できない。

【００５５】また、以上の実施形態では、本彫刻機がダ
ブル彫刻ヘッドを備えるものとして説明した。しかし、
グラビア彫刻機が備える彫刻ヘッドの数はこれに限られ
ず、三個以上としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る複式彫刻ヘ
ッドを備えるグラビア彫刻機の構成例を示す正面図であ
る。

【図２】図２は、図１に示すグラビア彫刻機の上面図で
ある。

【図３】図１及び図２に示すテーブル３の周囲を拡大し
た斜視図である。

【図４】図１〜図３に基台１８上のダブル彫刻ヘッド部
１５の構成を示す斜視図である。

【図５】図４に示す彫刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂの構成
を示す斜視図である、

【図６】図４に示す彫刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂの構成
を示す分解斜視図である。

【図７】彫刻ヘッド２０Ａ及び２０Ｂのバイト２０₉の
配置関係に関する図である。

【図８】図４の断面Ｐを矢印Ｄの方向から見たときの第
１の微動機構２１を示す図である。

【図９】図４に示すダブル彫刻ヘッド部１５の分解図で
ある。

【図１０】第１の微動機構２１及び第２の微動機構２２
の原理を示す図である。

【図１１】第１の微動機構２１の動作を示す図である。

【図１２】図４中の矢印Ｄの方向から見た第２の微動機
構２２を示す図である。

【図１３】本彫刻機の電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図１４】本彫刻機の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１５】初期位置情報（ｄ_x0，ｄ_y0）を説明するため
の図である。

【図１６】Ｐ_msd及びＰ_ssdを説明するための図であ
る。

【図１７】図２等に示すテーブル３の他の搬送方法を説
明するための図である。

【図１８】図２等に示すテーブル３の他の搬送方法を説
明するための図である。

【符号の説明】

３…テーブル２０Ａ，２０Ｂ…彫刻ヘッド２０₉…ダイヤモンドバイト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】グラビア印刷のための凹版を製造するた
めに、回転するグラビアシリンダの表面にセルを彫るグ
ラビア彫刻機であって、前記グラビアシリンダの回転軸に平行な副走査方向に移
動可能なテーブルと、それぞれの彫刻針を振動させて、前記グラビアシリンダ
の表面に前記セルを彫る複数の彫刻ヘッドとを備え、前記複数の彫刻ヘッドは、各彫刻針が実質的に前記副走
査方向に並列するように、前記テーブル上に配置される
ことを特徴とする、グラビア彫刻機。
【請求項２】各前記彫刻ヘッドは、略三角形の平面形状を有しており、前記彫刻針を固設す
る一頂点部分が自由端で、当該一頂点の対辺部分が固定
端となる振動板と、前記振動板に接触するように設けられ、当該振動板を所
定の周期で押圧して当該振動板を振動させる固体振動素
子とを含み、前記彫刻針を設けた一頂点部分同士が近接するように前
記テーブル上に配置されることを特徴とする、請求項１
に記載のグラビア彫刻機。
【請求項３】隣り合う前記彫刻針同士の間隔は、前記
グラビアシリンダ表面に形成されるセルの副走査方向へ
の間隔の整数倍であることを特徴とする、請求項１又は
２に記載のグラビア彫刻機。
【請求項４】隣り合う前記彫刻針同士の間隔は、前記
グラビアシリンダ表面に形成されるセルの副走査方向へ
の間隔と等しいことを特徴とする、請求項１又は２に記
載のグラビア彫刻機。
【請求項５】前記彫刻針同士の間隔を前記副走査方向
について調整する第１調整機構をさらに備える、請求項
１〜４のいずれかに記載のグラビア彫刻機。
【請求項６】前記彫刻針の少なくとも１個を他方に対
し、前記グラビアシリンダの表面に向かう方向について
調整する第２調整機構をさらに備える、請求項１〜５の
いずれかに記載のグラビア彫刻機。