(57)【要約】【課題】  任意のピッチの彫刻パターンを自動的に形成することが可能なパターン形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】  その表面に彫刻ワークが配設された彫刻ドラムＧと、彫刻ドラムＧをその軸芯を中心として回転させる回転モータ４３と、彫刻用のスタイラスを備えた彫刻ヘッド４０と、彫刻ヘッド４０を彫刻ドラムＧの軸芯方向に間欠的に移動させる移動モータ５１と、彫刻を行うべき彫刻パターンに応じて彫刻ヘッド４０を制御するとともに、移動モータ５１による彫刻ヘッドＧの間欠移動量を変更する制御部１０とを備えたる。【選択図】        図７
2006192683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その表面に彫刻ワークが配設された彫刻ドラムと、
前記彫刻ドラムを、その軸芯を中心として回転させる回転手段と、
彫刻用のスタイラスを備えた彫刻ヘッドと、
前記彫刻ヘッドを、前記彫刻ドラムの軸芯方向に間欠的に移動させる移動手段と、
彫刻を行うべき彫刻パターンに応じて、前記彫刻ヘッドによる彫刻動作を制御するとともに、前記移動手段による前記彫刻ヘッドの間欠移動量を変更する制御手段と、
を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン形成装置において、
前記制御手段は、彫刻パターンに対応したデータを表すテーブルに基づいて、前記移動手段による彫刻ヘッドの間欠移動量を変更するパターン形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載のパターン形成装置において、
前記制御手段は、予め設定した演算式に基づいて、前記移動手段による彫刻ヘッドの間欠移動量を変更するパターン形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のパターン形成装置において、
前記彫刻パターンは、導光板または拡散板作成用の金型に利用されるパターンであるパターン形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のパターン形成装置において、
前記彫刻パターンは、グラビア印刷版用の画像パターンであり、
前記制御手段は、前記移動手段による前記彫刻ヘッドの移動量を一定に維持するとともに、
前記彫刻ヘッドに対し、画像データに基づく濃度信号とキャリー信号とを重畳して得られる彫刻信号を付与する彫刻信号付与機構をさらに備えるパターン形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、記録ドラムの表面に配設された彫刻ワークに対し、彫刻によりパターンを形成するパターン形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４は液晶薄型ディスプレイ用のバックライト機構を分解して示す斜視図であり、図１５はその部分断面図である。
【０００３】
この液晶薄型ディスプレイ用のバックライト機構は、ＬＥＤ光源１０１と、導光板１０２と、拡散フィルム１０３ａと集光フィルム１０３ｂとからなる導光体１０３と、液晶板１０４と反射フィルム１０５とを備える。ＬＥＤ光源１０１から出射された光は、導光板１０２の表面に形成された偏向パターンにより導光体１０３方向に偏向され、集光フィルム１０３ｂの表面に形成された拡散パターンにより拡散された後、液晶板１０４に照射される。
【０００４】
また、反射フィルム１０５は導光板１０２からの漏れ光を反射させ光を再利用する。
【０００５】
導光板１０２の表面に形成される偏向パターンとしては、主として、ライン状のパターンが採用される。また、集光フィルム１０３ｂの上面に形成される拡散パターンとしては、主として、ドット状のパターンが採用される。導光板１０２や集光フィルム１０３ｂにおけるこのようなパターンは、例えば銅メッキ等からなる彫刻ワークに対して所定のパターンを彫刻し、この彫刻後のパターンを利用して導光板１０２や集光フィルム１０３ｂ用の金型を作成し、しかる後、この金型を利用して導光板１０２や集光フィルム１０３ｂを整形することにより得られる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３４９７１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような導光板１０２や集光フィルム１０３ｂにおいては、各パターンのピッチを任意に変更し得ることが好ましい。しかしながら、上述した特許文献１に記載の導光体用金型の製造方法によれば、一定のピッチのパターンのみしか形成できないという問題があった。
【０００７】
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、任意のピッチの彫刻パターンを自動的に形成することが可能なパターン形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、その表面に彫刻ワークが配設された彫刻ドラムと、前記彫刻ドラムを、その軸芯を中心として回転させる回転手段と、彫刻用のスタイラスを備えた彫刻ヘッドと、前記彫刻ヘッドを、前記彫刻ドラムの軸芯方向に間欠的に移動させる移動手段と、彫刻を行うべき彫刻パターンに応じて、前記彫刻ヘッドによる彫刻動作を制御するとともに、前記移動手段による前記彫刻ヘッドの間欠移動量を変更する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は、彫刻パターンに対応したデータを表すテーブルに基づいて、前記移動手段による彫刻ヘッドの間欠移動量を変更する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は、予め設定した演算式に基づいて、前記移動手段による彫刻ヘッドの間欠移動量を変更する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記彫刻パターンは、導光板または拡散板作成用の金型に利用されるパターンである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記彫刻パターンは、グラビア印刷版用の画像パターンであり、前記制御手段は、前記移動手段による前記彫刻ヘッドの移動量を一定に維持するとともに、前記彫刻ヘッドに対し、画像データに基づく濃度信号とキャリー信号とを重畳して得られる彫刻信号を付与する彫刻信号付与機構をさらに備える。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、任意のピッチの彫刻パターンを自動的に形成することが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、導光板または拡散板作成用の金型を容易に作成することが可能となる。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、このパターン形成装置によりグラビア印刷版の彫刻をも実行することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はパターン形成装置の正面図であり、図２はその平面図である。
【００１７】
このパターン形成装置は、グラビア彫刻装置を改良したものであり、導光板または拡散板作成用の金型に利用されるパターンと、グラビア印刷版用の画像パターンとの両方のパターンを形成可能なものである。このパターン形成装置は、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。
【００１８】
主軸台３１の主軸４１は、同期ベルト４２を介して回転モータ４３と連結しており、回転モータ４３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彫刻ドラム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。
【００１９】
なお、この彫刻ドラムＧの外周面には、彫刻ワークとしての銅メッキが配設されている。
【００２０】
テーブル３３は、移動モータ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、彫刻ドラム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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
ロータ６０は、図４に示すように、軸体７０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。
【００２５】
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７０ｂ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。
【００２６】
この彫刻ヘッド４０により彫刻ドラム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。これにより、彫刻ドラムＧの外周面に配設された銅メッキに対して、正確なセルを彫刻することが可能となる。
【００２７】
次に、この発明に係る彫刻ヘッド４０の他の実施形態について説明する。図５は他の実施形態に係る彫刻ヘッド４０の要部を示す斜視図であり、図６はその分解斜視図である。
【００２８】
これらの図において、下押さえ板１１１の上面には、放熱フィン１１２が固着されている。放熱フィン１１２の中央には、貫通孔が形成され、この貫通孔にはピエゾ素子１１３が埋設される。また、放熱フィン１１２の上面には、スタイラス１１４が設けられる。このスタイラス１１４は、ネジ１１５によって放熱フィン１１２に固着される基台１１８と、基台１１８から水平方向に突出し、その先端上面に彫刻針としてのダイヤモンドバイト１１６が装着された振動板１１４とから成る。また、下押さえ板２１１を貫通するように変位センサ１１７が設けられる。この変位センサ１１７の先端は、振動板１１４の先端と所定の間隔を開けて対向している。
【００２９】
ピエゾ素子１１３の上端には、振動板１１４の下面と点接触する鋼球が設けられる。ピエゾ素子１１３は、彫刻信号が与えられると、上下方向（図面の矢印Ｂ方向）に彫刻信号の周波数に応じて振動する。これに伴って、振動板１１４は、基台１１８との接続点を支点として上下方向に振動する。変位センサ１１７は、振動板１１４の先端部分、すなわちダイヤモンドバイト１１６部分の振動位置を非接触で検出する。
【００３０】
次に、この発明に係るパターン形成装置の主要な電気的構成について説明する。図７は、この発明に係るパターン形成装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【００３１】
パターン形成装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ１１と、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ１２と、論理演算を実行するＣＰＵ１３とを有する制御部１０を備える。この制御部１０は、インターフェース１４を介して、上述した彫刻ヘッド４０と、彫刻ドラムＧを回転させるための上述した回転モータ４３と、彫刻ヘッド４０を彫刻ドラムＧの軸芯方向に移動させるための上述した移動モータ５１とに接続されている。
【００３２】
また、この制御部１０は、彫刻を行うべき彫刻パターンのデータを入力する入力部２４と、変換部２３を介して接続されている。この入力部２４は、記録媒体を介してＣＡＤデータ等から変換された彫刻パターンのデータをオンラインで入力するものであってもよく、キーボード等の入力手段を備えたものであってもよい。なお、変換部２３は、入力部２４により入力された彫刻パターンのデータを、彫刻ヘッド４０、回転モータ４３および移動モータ５１の駆動信号に変換するためのものである。
【００３３】
さらに、この制御部１０は、画像データ供給部２６と、キャリー信号発生部２５とも接続されている。これらの画像データ供給部２６およびキャリー信号発生部２５は、後述する、グラビア印刷版用の画像パターンを形成する際に使用される。
【００３４】
図８は、入力部２４において入力されるライン状の導光板パターンを形成するための彫刻パターンのデータの一例を示す説明図である。
【００３５】
この彫刻パターンのデータは、彫刻ドラムＧの長さＬ１と、彫刻ドラムＧの周長Ｌ２と、ダイヤモンドバイト６２、１１６の針先形状Ｖと、ダイヤモンドバイト６２、１１６の針先角度θとを示す基本データと、彫刻パターンの各ライン毎のライン位置Ｘと、彫刻位置Ｙと、彫刻深度Ｚとのラインデータとからなるテーブルとなっている。なお、ライン位置Ｘは、彫刻ドラムＧの軸線方向に沿った位置で所定のスタートラインからの距離で表す。彫刻位置Ｙは彫刻ドラムＧの周方向に沿った位置であり、彫刻位置Ｙ＝０−７００ｍｍとはＹ方向に７００ｍｍのラインを彫刻することを表す。この実施形態の場合においては、各ライン毎のライン位置Ｘは、０ｍｍ、６ｍｍ、１１．９ｍｍ、１７．７ｍｍ・・・・と変位している。このため、彫刻ヘッド４０の間欠移動量は、６ｍｍ、５．９ｍｍ、５．８ｍｍ・・・・と変更されることになる。
【００３６】
なお、彫刻パターンのデータのうち、彫刻ヘッド４０の間欠移動量は、上述したように、テーブルで表されたデータに基づいて変更するのではなく、予め設定した演算式に基づいて変更するようにしてもよい。例えば、彫刻ヘッド４０の間欠移動量を順次増加させる場合には、最初のステップ量をＡとし、ライン毎の加算量をαとし、ライン数をｎとした場合、間欠移動量を演算式［Ａ＋ｎα］により決定するようにしてもよい。また、予め設定したその他の演算式を利用して、彫刻ヘッド４０の間欠移動量を決定してもよい。
【００３７】
次に、以上のように構成されたパターン形成装置におけるパターン形成動作について説明する。なお、上述したパターン形成装置は、導光板または拡散板作成用の金型に利用されるパターンと、グラビア印刷版用の画像パターンとの両方のパターンを形成可能なものである。このため、先ず、導光板または拡散板作成用の金型に利用されるパターンを形成する動作について説明し、次に、グラビア印刷版用の画像パターンを形成する動作について説明する。
【００３８】
このパターン形成装置により導光板または拡散板作成用の金型に利用されるパターンを形成する場合には、回転モータ４３の駆動により主軸４１を回転させることにより、彫刻ドラムＧをその軸芯を中心として高速回転させる。この状態で、彫刻ヘッド４０に対して彫刻信号を付与することにより、最初の１ラインの彫刻を実行する。なお、この彫刻信号は、入力部２４において入力され、変換部２３において変換された後、制御部１０のＲＡＭ１２に一時的に格納されているデータに基づいて、制御部１０により作成される。
【００３９】
図９は、彫刻ヘッド４０に付与される彫刻信号と、彫刻ヘッド４０により彫刻されたパターンとを模式的に示す説明図である。なお、図９（ａ）は彫刻信号を、図９（ｂ）は彫刻されたパターンの側面形状を、また、図９（ｃ）は彫刻されたパターンの平面形状を示している。なお、この導光体パターンの形成においては後述するキャリー信号を彫刻信号に重畳しない。
【００４０】
この図に示すように、彫刻信号は、図８に示す主走査方向（彫刻ドラムＧの周面方向）の彫刻位置Ｙと、彫刻深度Ｚとを示す矩形波となっている。なお、図９においては、彫刻されたパターンが複数のセルから構成されているが、１本の連続したライン状のパターンを形成する場合には、彫刻ヘッド４０には単一の矩形波が付与される。
【００４１】
最初の１ラインの彫刻が終了すれば、前記ライン位置Ｘに従って移動モータ５１の駆動により彫刻ヘッド４０を副走査方向（彫刻ドラムＧの軸芯方向）に間欠移動させる。この間欠移動量は、入力部２４において入力され、変換部２３において変換された後、制御部１０のＲＡＭ１２に一時的に格納されているデータに基づいて、制御部１０により決定される。この間欠移動量は、図８に示す実施形態の場合においては、６ｍｍ、５．９ｍｍ、５．８ｍｍ・・・・となる。
【００４２】
以上のような動作を必要なライン分だけ繰り返すことにより、導光板または集光フィルム作成用の金型に利用されるパターンが形成される。
【００４３】
図１０は、このようにして形成された導光板または集光フィルム作成用の金型に利用されるパターンの一例を示す説明図である。ただし、図１０の１〜２ライン目は複数のセルパターンから構成され、３ライン目からは１本のラインパターンで構成された例である。なお、図１０（ａ）はパターンの平面図を、また、図１０（ｂ）はパターンの断面図を示している。また、この図において、Ｘは副走査方向を、Ｙは主走査方向を、また、Ｚは深度方向を示している。
【００４４】
このようにして形成されたパターンは、彫刻ワークとしての銅メッキを彫刻ドラムＧの外周面から取り外すことにより平面化され、図１４および図１５に示す導光板１０２や集光フィルム１０３ｂ作成用の金型の作成に利用される。もしくは、彫刻ワークをそのままシリンダー形状として利用してもよい。
【００４５】
次に、このパターン形成装置によりグラビア印刷版用の画像パターンを形成する場合について説明する。この場合には、回転モータ４３の駆動により主軸４１を回転させることにより、彫刻ドラムＧをその軸芯を中心として高速回転させる。この状態で、彫刻ヘッド４０に対して彫刻信号を付与することにより、最初の１ラインの彫刻を実行する。なお、この彫刻信号は、画像データ供給部２６により供給される濃度信号とキャリー信号発生部２５により発生されるキャリー信号とを重畳することにより作成される。
【００４６】
図１１は、彫刻ヘッド４０に付与される濃度信号およびキャリー信号と、彫刻ヘッド４０により彫刻されたパターンとを模式的に示す説明図である。なお、図１１（ｄ）はキャリー信号を、図１１（ｅ）は濃度信号を、図１１（ｆ）は彫刻されたパターンの断面形状を、また、図１１（ｇ）は彫刻されたパターンの平面形状を示している。
【００４７】
グラビア印刷版用の画像パターンを形成する際には、彫刻ヘッド４０には、キャリー信号発生部２５で発生した正弦波からなるキャリー信号と、画像データ供給部２６で発生した画像に応じた濃度信号とを重畳した彫刻信号が付与される。これにより、濃度を深さで表現したグラビア印刷版用の画像パターンが形成される。
【００４８】
最初の１ラインの彫刻が終了すれば、移動モータ５１の駆動により彫刻ヘッド４０を副走査方向（彫刻ドラムＧの軸芯方向）に間欠移動させる。グラビア印刷版用の画像パターンを形成するときいは、この間欠移動量は常に一定の値となる。そして、このような動作を必要なライン分だけ繰り返すことにより、グラビア印刷版用の画像パターンが形成される。なお、グラビア印刷用の彫刻の場合は、移動モータを連続等速回転させて彫刻ヘッドの移動量を連続的に一定とし、彫刻ヘッドによりスパイラル状に彫刻を行ってもよい。
【００４９】
図１２は、このようにして形成されたグラビア印刷版用の画像パターンの一例を示す説明図である。なお、図１２（ａ）はパターンの平面図を、また、図１２（ｂ）はパターンの断面図を示している。また、この図においても、Ｘは副走査方向を、Ｙは主走査方向を、また、Ｚは深度方向を示している。
【００５０】
このようにして形成されたパターンは、彫刻ワークとしての銅メッキを彫刻ドラムＧの外周面から取り外すことにより平面化され、グラビア印刷版として利用される。
【００５１】
なお、上述した実施形態においては、この発明を導光板または拡散板作成用の金型に利用されるパターンと、グラビア印刷版用の画像パターンとの両方のパターンを形成可能なパターン形成装置に適用した場合について説明したが、これを導光板または拡散板作成用の金型に利用されるパターン専用のパターン形成装置としてもよい。
【００５２】
また、上述した実施形態では導光板または拡散板のパターンを形成しているが、これ以外にも例えば液晶表示装置に用いる輝度向上フィルムの金型パターンの形成にも用いることができる。
【００５３】
さらに、図１３に示すように、上述したパターン形成装置において彫刻ドラムＧを連続回転すると共に彫刻ヘッド４０を往復移動させることにより、波形のパターンＰを彫刻することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】パターン形成装置の正面図である。
【図２】パターン形成装置の平面図である。
【図３】彫刻ヘッド４０の要部を示す斜視図である。
【図４】彫刻ヘッド４０のロータ６０付近を拡大して示す斜視図である。
【図５】他の実施形態に係る彫刻ヘッド４０の要部を示す斜視図である。
【図６】他の実施形態に係る彫刻ヘッド４０の分解斜視図である。
【図７】この発明に係るパターン形成装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【図８】入力部２４において入力される彫刻パターンのデータの一例を示す説明図である。
【図９】彫刻ヘッド４０に付与される彫刻信号と、彫刻ヘッド４０により彫刻されたパターンとを模式的に示す説明図である。
【図１０】導光板または拡散板作成用の金型に利用されるパターンの一例を示す説明図である。
【図１１】彫刻ヘッド４０に付与される濃度信号およびキャリー信号と、彫刻ヘッド４０により彫刻されたパターンとを模式的に示す説明図である。
【図１２】グラビア印刷版用の画像パターンの一例を示す説明図である。
【図１３】波形のパターンＰを彫刻する状態を示す説明図である。
【図１４】液晶薄型ディスプレイ用のバックライト機構を分解して示す斜視図である。
【図１５】液晶薄型ディスプレイ用のバックライト機構の部分断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０      制御部
２３      変換部
２４      入力部
２５      キャリー信号発生部
２６      画像データ供給部
４０      彫刻ヘッド
４３      回転モータ
５１      移動モータ
６２      ダイヤモンドバイト
１１６    ダイヤモンドバイト
Ｇ        彫刻ドラム
【図１】
2006192683.tif 000003
【図２】
2006192683.tif 000004
【図３】
2006192683.tif 000005
【図４】
2006192683.tif 000006
【図５】
2006192683.tif 000007
【図６】
2006192683.tif 000008
【図７】
2006192683.tif 000009
【図８】
2006192683.tif 000010
【図９】
2006192683.tif 000011
【図１０】
2006192683.tif 000012
【図１１】
2006192683.tif 000013
【図１２】
2006192683.tif 000014
【図１３】
2006192683.tif 000015
【図１４】
2006192683.tif 000016
【図１５】
2006192683.tif 000017