(57)【要約】【課題】彫刻しない待機状態における彫刻ヘッドの振動を制限することで、彫刻ヘッドのフルストローク量が大きい等の従来課題を解決できる彫刻ヘッド制御方法を提供する。【解決手段】彫刻ヘッドを駆動するための彫刻信号ｒとして、画像信号ｒｓのレベルに応じて画像信号ｒｓにキャリー信号ｒｃを重畳させた信号を用いる。この彫刻信号ｒは、彫刻する彫刻期間では画像信号ｒｓにキャリー信号ｒｃを重畳させ、彫刻しない待機期間では画像信号ｒｓにキャリー信号ｒｃを重畳させないことで、生成される（図６（ａ））。このような彫刻信号ｒを用いれば、彫刻ヘッドのフルストローク量を小さくでき、低電圧での長時間駆動に起因するセルのばらつきを回避でき、さらにエネルギーの消費量を低減させることができる。【選択図】　　　　図６
2004066465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに基づいて対象物を彫刻する彫刻機の彫刻ヘッドを駆動制御する方法であって、
与えられる画像データの階調に応じてレベルが変化する画像信号を発生するステップと、
一定周波数及び一定振幅を有する正弦波状のキャリー信号を発生するステップと、
前記画像信号において、彫刻が行われるレベルを保持している彫刻期間と彫刻が行われないレベルを保持している待機期間とを判断するステップと、
前記判断するステップで判断された各期間に応じて、前記画像信号と前記キャリー信号とから彫刻信号を生成するステップと、
前記彫刻信号によって前記彫刻ヘッドを駆動制御するステップとを備え、
前記彫刻信号を生成するステップは、前記彫刻期間では前記画像信号に前記キャリー信号に応じたレベル変化を与え、前記待機期間では前記画像信号のレベルを現状保持させることによって、前記彫刻信号を生成することを特徴とする、彫刻ヘッド制御方法。
【請求項２】
前記彫刻信号を生成するステップは、前記彫刻期間の画像信号にだけ前記キャリー信号を重畳させることによって、前記彫刻信号を生成することを特徴とする、請求項１に記載の彫刻ヘッド制御方法。
【請求項３】
前記彫刻信号を生成するステップは、前記彫刻期間の画像信号に前記キャリー信号を、前記待機期間の画像信号に振幅をゼロに減衰させた前記キャリー信号をそれぞれ重畳させることによって、前記彫刻信号を生成することを特徴とする、請求項１に記載の彫刻ヘッド制御方法。
【請求項４】
画像データに基づいて対象物を彫刻する彫刻機の彫刻ヘッドを駆動制御する方法であって、
与えられる画像データの階調に応じてレベルが変化する画像信号を発生するステップと、
一定周波数及び一定振幅を有する正弦波状のキャリー信号を発生するステップと、
前記画像信号において、彫刻が行われるレベルを保持している彫刻期間と彫刻が行われないレベルを保持している待機期間とを判断するステップと、
前記判断するステップで判断された各期間に応じて、前記画像信号と前記キャリー信号とから彫刻信号を生成するステップと、
前記彫刻信号によって前記彫刻ヘッドを駆動制御するステップとを備え、
前記彫刻信号を生成するステップは、前記彫刻期間では前記画像信号に前記キャリー信号に応じたレベル変化を与え、前記待機期間では前記画像信号に前記キャリー信号に応じた前記彫刻期間よりも小さいレベル変化を与えることによって、前記彫刻信号を生成することを特徴とする、彫刻ヘッド制御方法。
【請求項５】
前記彫刻信号を生成するステップは、前記彫刻期間の画像信号に前記キャリー信号を、前記待機期間の画像信号に振幅を所定値に減衰させた前記キャリー信号をそれぞれ重畳させることによって、前記彫刻信号を生成することを特徴とする、請求項４に記載の彫刻ヘッド制御方法。
【請求項６】
画像データに基づいて対象物を彫刻する彫刻機の彫刻ヘッドを駆動制御する方法であって、
与えられる画像データの階調に応じてレベルが変化する画像信号を発生するステップと、
一定周波数及び一定振幅を有する正弦波状のキャリー信号を発生するステップと、
前記画像信号において、彫刻が行われるレベルを保持している彫刻期間と彫刻が行われないレベルを保持している待機期間とを判断すると共に、待機期間のうち彫刻期間へ変化する前の所定期間を判断するステップと、
前記判断するステップで判断された各期間に応じて、前記画像信号と前記キャリー信号とから彫刻信号を生成するステップと、
前記彫刻信号によって前記彫刻ヘッドを駆動制御するステップとを備え、
前記彫刻信号を生成するステップは、前記彫刻期間及び前記待機期間の所定期間内では前記画像信号に前記キャリー信号に応じたレベル変化を与え、前記待機期間の所定期間外では前記画像信号のレベルを現状保持させることによって、前記彫刻信号を生成することを特徴とする、彫刻ヘッド制御方法。
【請求項７】
前記彫刻信号を生成するステップは、前記彫刻期間及び前記待機期間の所定期間内の画像信号にだけ前記キャリー信号を重畳させることによって、前記彫刻信号を生成することを特徴とする、請求項６に記載の彫刻ヘッド制御方法。
【請求項８】
前記彫刻信号を生成するステップは、前記彫刻期間及び前記待機期間の所定期間内の画像信号に前記キャリー信号を、前記待機期間の所定期間外の画像信号に振幅をゼロに減衰させた前記キャリー信号をそれぞれ重畳させることによって、前記彫刻信号を生成することを特徴とする、請求項６に記載の彫刻ヘッド制御方法。
【請求項９】
画像データに基づいて対象物を彫刻する彫刻機であって、
与えられる画像データの階調に応じてレベルが変化する画像信号を発生する画像信号発生手段と、
一定周波数及び一定振幅を有する正弦波状のキャリー信号を発生するキャリー信号発生手段と、
前記画像信号において、彫刻が行われるレベルを保持している彫刻期間と彫刻が行われないレベルを保持している待機期間とを判断し、彫刻期間では前記画像信号に前記キャリー信号に応じたレベル変化を与え、待機期間では前記画像信号のレベルを現状保持させることによって、彫刻信号を生成する彫刻信号生成手段と、
前記彫刻信号に応じて往復振動することにより、前記対象物の彫刻を行う彫刻ヘッドと、
前記彫刻信号に応じて前記対象物に対する前記彫刻ヘッドの位置を移動させる彫刻ヘッド移動手段とを備える、彫刻機。
【請求項１０】
画像データに基づいて対象物を彫刻する彫刻機であって、
与えられる画像データの階調に応じてレベルが変化する画像信号を発生する画像信号発生手段と、
一定周波数及び一定振幅を有する正弦波状のキャリー信号を発生するキャリー信号発生手段と、
前記画像信号において、彫刻が行われるレベルを保持している彫刻期間と彫刻が行われないレベルを保持している待機期間とを判断し、彫刻期間では前記画像信号に前記キャリー信号に応じたレベル変化を与え、待機期間では前記画像信号に前記キャリー信号に応じた前記彫刻期間よりも小さいレベル変化を与えることによって、彫刻信号を生成する彫刻信号生成手段と、
前記彫刻信号に応じて往復振動することにより、前記対象物の彫刻を行う彫刻ヘッドと、
前記彫刻信号に応じて前記対象物に対する前記彫刻ヘッドの位置を移動させる彫刻ヘッド移動手段とを備える、彫刻機。
【請求項１１】
画像データに基づいて対象物を彫刻する彫刻機であって、
与えられる画像データの階調に応じてレベルが変化する画像信号を発生する画像信号発生手段と、
一定周波数及び一定振幅を有する正弦波状のキャリー信号を発生するキャリー信号発生手段と、
前記画像信号において、彫刻が行われるレベルを保持している彫刻期間と彫刻が行われないレベルを保持している待機期間とを判断すると共に、待機期間のうち彫刻期間へ変化する前の所定期間を判断し、彫刻期間及び待機期間の所定期間内では前記画像信号に前記キャリー信号に応じたレベル変化を与え、待機期間の所定期間外では前記画像信号のレベルを現状保持させることによって、彫刻信号を生成する彫刻信号生成手段と、
前記対象物を主走査方向に移動させる対象物移動手段と、
前記彫刻信号に応じて往復振動することにより、主走査方向に移動する前記対象物の彫刻を行う彫刻ヘッドと、
前記彫刻ヘッドを主走査方向と直交する副走査方向に送る彫刻ヘッド移動手段とを備える、彫刻機。
【請求項１２】
前記彫刻機が、画像データに基づいて対象物であるグラビアシリンダの表面に複数のセルを彫刻することにより、グラビア印刷のための凹版を製造するグラビア彫刻機であり、
前記対象物移動手段は、前記グラビアシリンダを主走査方向に回転させ、
前記彫刻ヘッドは、前記彫刻信号に応じて往復振動することにより、主走査方向に回転する前記グラビアシリンダにセルを彫刻することを特徴とする、請求項９〜１１のいずれかに記載の彫刻機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、彫刻ヘッド制御方法及び彫刻機に関し、より特定的には、画像データに基づいて対象物を彫刻するエングレーバーやグラビア彫刻機等に備えられる彫刻ヘッドを駆動制御する方法、及び当該方法を用いた彫刻機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
彫刻ヘッドを用いて対象物を彫刻する彫刻機として、エングレーバーやグラビア彫刻機等がある。このグラビア彫刻機は、表面に銅メッキが施された円筒状のグラビアシリンダ（対象物）を回転させながら、このグラビアシリンダの表面にセルと呼ばれる微小な凹部を形成（彫刻）し、グラビア印刷のための凹版を作製する装置である。そして、セルの深さと幅（面積）とによって当該セルに充填されるインキの量が制御され、印刷濃度が表現されるようになっている。グラビアシリンダの表面にセルを形成するためには、彫刻ヘッドが用いられる。彫刻ヘッドには、先端にダイヤモンドの針（バイト）を有するスタイラスが設けられており、このスタイラスを数ＫＨｚ程度の周波数で振動させることでグラビアシリンダの彫刻を行っている。なお、グラビア彫刻機に関する技術は、例えば特開平９−１７７０号公報に開示されている。
【０００３】
図１０（ｃ）は、従来のグラビア彫刻機において、彫刻ヘッドを駆動・制御させるために印加される彫刻信号の波形を示したものであり、スタイラスの変位波形に相当している。この彫刻信号は、図１０（ａ）に示すような高周波のキャリー信号に、図１０（ｂ）に示すような画像信号（濃度信号）を重畳、すなわちキャリー信号を画像信号で変調して得られるものである。このような彫刻信号を彫刻ヘッドに印加することにより、画像信号に対応する深さ及び幅のセルをグラビアシリンダ表面に彫刻することができる。なお、図１０（ｃ）における一点鎖線Ｒがグラビアシリンダの表面に相当しており、同図に斜線のハッチングで示す部分が彫刻によって形成されたセルに相当する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１０（ｃ）に示すように、従来のグラビア彫刻機では、彫刻ヘッドを駆動・制御させるための彫刻信号として、キャリー信号に画像信号を重畳させた信号を用いている。このため、従来のグラビア彫刻機では、画像信号に応じてセルを形成している状態（以下、彫刻状態という）の時だけでなく、画像信号がなくセルを形成しない状態（以下、待機状態という）の時も、キャリー信号に応じて常に同じ振幅で彫刻ヘッドを振動させていることになる。
しかしながら、このような待機状態における彫刻状態と同様の彫刻ヘッドの振動には、次のような課題がある。
【０００５】
（１）彫刻ヘッドのフルストローク量が大きくなり、アクチュエータ機構が様々な制約を受ける。また、フルストローク量が大きいことが原因で、細線から粗線までを１つの彫刻ヘッドを用いて彫刻することができず、その度に彫刻ヘッドの交換が必要となる。さらに、その原因で、通常使用されている（バイト角度が）１３０°のスタイラスに比べて印刷濃度を高められる１２０°のスタイラスを、有効に使用することができない。
（２）彫刻ヘッドのアクチュエータ機構にピエゾ素子を用いる場合、非線形性の悪影響を受け易くなる。これは、ピエゾ素子の非線形特性が、低い電圧で連続駆動させると素子の分極が甘くなり、高い電圧で連続駆動させた場合と比べて、ステップ応答が異なってくることに起因する。従って、低電圧駆動による長時間待機状態から高電圧駆動による彫刻状態へと変化した際に、彫り初めのセルの大きさがばらつく、すなわち画像のエッジ部分ががたつく現象が発生する。
（３）セルを形成しない待機状態時に、エネルギーを無駄に消費する。
【０００６】
それ故に、本発明の目的は、待機状態における彫刻ヘッドの振動を制限することで、上記課題を解決させた彫刻ヘッド制御方法及びその方法を用いた彫刻機を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
第１の発明は、画像データに基づいて対象物を彫刻する彫刻機の彫刻ヘッドを駆動制御する彫刻ヘッド制御方法であって、
与えられる画像データの階調に応じてレベルが変化する画像信号を発生するステップと、一定周波数及び一定振幅を有する正弦波状のキャリー信号を発生するステップと、画像信号において、彫刻が行われるレベルを保持している彫刻期間と彫刻が行われないレベルを保持している待機期間とを判断するステップと、判断するステップで判断された各期間に応じて、画像信号とキャリー信号とから彫刻信号を生成するステップと、彫刻信号によって彫刻ヘッドを駆動制御するステップとを備え、
彫刻信号を生成するステップは、彫刻期間では画像信号にキャリー信号に応じたレベル変化を与え、待機期間では画像信号のレベルを現状保持させることによって、彫刻信号を生成することを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明に従属する彫刻ヘッド制御方法であって、
彫刻信号を生成するステップは、彫刻期間の画像信号にだけキャリー信号を重畳させることによって、彫刻信号を生成することを特徴とする。
第３の発明は、第１の発明に従属する彫刻ヘッド制御方法であって、
彫刻信号を生成するステップは、彫刻期間の画像信号にキャリー信号を、待機期間の画像信号に振幅をゼロに減衰させたキャリー信号をそれぞれ重畳させることによって、彫刻信号を生成することを特徴とする。
【０００９】
上記のように第１〜第３の発明によれば、待機期間では画像信号にキャリー信号を重畳させないので、彫刻を行わない待機状態時に彫刻ヘッドが振動しない。従って、彫刻ヘッドのフルストローク量が小さくて済む。また、１２０°スタイラスの使用に関しても有利となる。また、低い電圧で連続駆動しなくてよいため、ピエゾ素子の非線形性に起因する画像エッジのセル幅ばらつきが減少する。さらに、待機状態時の省エネルギー化及び彫刻ヘッド機構の高耐久性化が期待できる。
【００１０】
第４の発明は、画像データに基づいて対象物を彫刻する彫刻機の彫刻ヘッドを駆動制御する彫刻ヘッド制御方法であって、
与えられる画像データの階調に応じてレベルが変化する画像信号を発生するステップと、一定周波数及び一定振幅を有する正弦波状のキャリー信号を発生するステップと、画像信号において、彫刻が行われるレベルを保持している彫刻期間と彫刻が行われないレベルを保持している待機期間とを判断するステップと、判断するステップで判断された各期間に応じて、画像信号とキャリー信号とから彫刻信号を生成するステップと、彫刻信号によって彫刻ヘッドを駆動制御するステップとを備え、
彫刻信号を生成するステップは、彫刻期間では画像信号にキャリー信号に応じたレベル変化を与え、待機期間では画像信号にキャリー信号に応じた彫刻期間よりも小さいレベル変化を与えることによって、彫刻信号を生成することを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第４の発明に従属する彫刻ヘッド制御方法であって、
彫刻信号を生成するステップは、彫刻期間の画像信号にキャリー信号を、待機期間の画像信号に振幅を所定値に減衰させたキャリー信号をそれぞれ重畳させることによって、彫刻信号を生成することを特徴とする。
【００１２】
上記のように第４及び第５の発明によれば、待機期間では通常よりも振幅を減衰させたキャリー信号を画像信号に重畳させるので、彫刻を行わない待機状態時に彫刻ヘッドが不必要に大きく振動しない。従って、彫刻ヘッドのフルストローク量が小さくて済む。また、１２０°スタイラスの使用に関しても有利となる。また、待機状態時の省エネルギー化及び彫刻ヘッド機構の高耐久性化が期待できる。さらに、待機状態においても彫刻ヘッドを小さく振動させているので、状態移行をスムーズに行うことができる。
【００１３】
第６の発明は、画像データに基づいて対象物を彫刻する彫刻機の彫刻ヘッドを駆動制御する彫刻ヘッド制御方法であって、
与えられる画像データの階調に応じてレベルが変化する画像信号を発生するステップと、一定周波数及び一定振幅を有する正弦波状のキャリー信号を発生するステップと、画像信号において、彫刻が行われるレベルを保持している彫刻期間と彫刻が行われないレベルを保持している待機期間とを判断すると共に、待機期間のうち彫刻期間へ変化する前の所定期間を判断するステップと、判断するステップで判断された各期間に応じて、画像信号とキャリー信号とから彫刻信号を生成するステップと、彫刻信号によって彫刻ヘッドを駆動制御するステップとを備え、
彫刻信号を生成するステップは、彫刻期間及び待機期間の所定期間内では画像信号にキャリー信号に応じたレベル変化を与え、待機期間の所定期間外では画像信号のレベルを現状保持させることによって、彫刻信号を生成することを特徴とする。
【００１４】
第７の発明は、第６の発明に従属する彫刻ヘッド制御方法であって、
彫刻信号を生成するステップは、彫刻期間及び待機期間の所定期間内の画像信号にだけキャリー信号を重畳させることによって、彫刻信号を生成することを特徴とする。
第８の発明は、第６の発明に従属する彫刻ヘッド制御方法であって、
彫刻信号を生成するステップは、彫刻期間及び待機期間の所定期間内の画像信号にキャリー信号を、待機期間の所定期間外の画像信号に振幅をゼロに減衰させたキャリー信号をそれぞれ重畳させることによって、彫刻信号を生成することを特徴とする。
【００１５】
上記のように第６〜第８の発明によれば、待機期間では所定期間以外の画像信号にだけキャリー信号を重畳させないので、彫刻を行わない待機状態時の彫刻開始前以外に彫刻ヘッドが振動しない。従って、低い電圧で長期間連続駆動しなくてよいため、ピエゾ素子の非線形性に起因する画像エッジのセル幅ばらつきが減少する。また、待機状態時の省エネルギー化及び彫刻ヘッド機構の高耐久性化が期待できる。さらに、彫刻状態へ変化する直前の待機状態において彫刻ヘッドを振動させているので、状態移行をスムーズに行うことができる。
【００１６】
第９の発明は、画像データに基づいて対象物を彫刻する彫刻機であって、
与えられる画像データの階調に応じてレベルが変化する画像信号を発生する画像信号発生手段と、一定周波数及び一定振幅を有する正弦波状のキャリー信号を発生するキャリー信号発生手段と、画像信号において、彫刻が行われるレベルを保持している彫刻期間と彫刻が行われないレベルを保持している待機期間とを判断し、彫刻期間では画像信号にキャリー信号に応じたレベル変化を与え、待機期間では画像信号のレベルを現状保持させることによって、彫刻信号を生成する彫刻信号生成手段と、彫刻信号に応じて往復振動することにより、対象物の彫刻を行う彫刻ヘッドと、彫刻信号に応じて対象物に対する彫刻ヘッドの位置を移動させる彫刻ヘッド移動手段とを備える。
【００１７】
第１０の発明は、画像データに基づいて対象物を彫刻する彫刻機であって、
与えられる画像データの階調に応じてレベルが変化する画像信号を発生する画像信号発生手段と、一定周波数及び一定振幅を有する正弦波状のキャリー信号を発生するキャリー信号発生手段と、画像信号において、彫刻が行われるレベルを保持している彫刻期間と彫刻が行われないレベルを保持している待機期間とを判断し、彫刻期間では画像信号にキャリー信号に応じたレベル変化を与え、待機期間では画像信号にキャリー信号に応じた彫刻期間よりも小さいレベル変化を与えることによって、彫刻信号を生成する彫刻信号生成手段と、彫刻信号に応じて往復振動することにより、対象物の彫刻を行う彫刻ヘッドと、彫刻信号に応じて対象物に対する彫刻ヘッドの位置を移動させる彫刻ヘッド移動手段とを備える。
【００１８】
第１１の発明は、画像データに基づいて対象物を彫刻する彫刻機であって、
与えられる画像データの階調に応じてレベルが変化する画像信号を発生する画像信号発生手段と、一定周波数及び一定振幅を有する正弦波状のキャリー信号を発生するキャリー信号発生手段と、画像信号において、彫刻が行われるレベルを保持している彫刻期間と彫刻が行われないレベルを保持している待機期間とを判断すると共に、待機期間のうち彫刻期間へ変化する前の所定期間を判断し、彫刻期間及び待機期間の所定期間内では画像信号にキャリー信号に応じたレベル変化を与え、待機期間の所定期間外では画像信号のレベルを現状保持させることによって、彫刻信号を生成する彫刻信号生成手段と、対象物を主走査方向に移動させる対象物移動手段と、彫刻信号に応じて往復振動することにより、主走査方向に移動する対象物の彫刻を行う彫刻ヘッドと、彫刻ヘッドを主走査方向と直交する副走査方向に送る彫刻ヘッド移動手段とを備える。
【００１９】
第１２の発明は、第９〜第１１の発明に従属する彫刻機であって、
彫刻機が、画像データに基づいて対象物であるグラビアシリンダの表面に複数のセルを彫刻することにより、グラビア印刷のための凹版を製造するグラビア彫刻機であり、
対象物移動手段は、グラビアシリンダを主走査方向に回転させ、彫刻ヘッドは、彫刻信号に応じて往復振動することにより、主走査方向に回転するグラビアシリンダにセルを彫刻することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の制御方法は、様々な彫刻機の彫刻ヘッドに適用可能であるが、本実施形態では、グラビア彫刻機を一例に挙げて説明することにする。
図１及び図２は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る彫刻ヘッド制御方法が用いられるグラビア彫刻機の構成の一例を示す正面図及び平面図である。図１及び図２において、本実施形態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、テーブル４とを備える。
【００２１】
芯押し台３は、ベッド１の上面に配置された１対のガイドレール６に沿って、グラビア彫刻機の左右方向に移動自在である。そして、芯押し台３は、ベッド側部に設けられたモータ及びベルト等からなる駆動機構９によって、主軸台２に対して接近又は離反可能である。なお、芯押し台３のセンタ１２は、シリンダ１３によって出没自在である。テーブル４は、ベッド１の上面に配置された１対のガイドレール７に沿って左右方向に移動自在である。そして、テーブル４は、１対のガイドレール７の間に配置されたボールネジ１５及びこれを駆動するための駆動モータ１６によって、ガイドレール７に沿って移動可能である。主軸台２の主軸１０は、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。このような構成において、グラビアシリンダ１４は、図１の二点鎖線で示すように、主軸１０とセンタ１２との間に支持される。
【００２２】
テーブル４には、彫刻ヘッド２１が、グラビア彫刻機の前後方向に移動自在に設けられている。そして、テーブル４の上面には、１対のガイドレール２０が設けられ、ボールネジ２２及び駆動モータ２３からなる駆動機構によって、彫刻ヘッド２１が移動させられるようになっている。
【００２３】
図３は、彫刻ヘッド２１に設けられたスタイラス及びその駆動機構を示す斜視図である。図３において、スタイラス３０は、捩りシャフト３１の先端部に固定されており、その一端にはダイヤモンドバイト３２が装着されている。捩りシャフト３１の他端部は、固定部３３に固定されている。また、捩りシャフト３１の中間部には、平面視菱形のロータ３４が固着されている。ロータ３４の周囲には、ロータ３４を挟み込むように積層磁性体（ステータ）３５が配置されており、このステータ３５の側部には、ステータ３５に磁力を与えるための永久磁石３６が配置されている。また、ロータ３４の周囲でロータ３４とステータ３５との間には、コイル３７が配置されている。このような構成では、コイル３７に彫刻信号を印加することにより、スタイラス３０は、図３の矢印Ａの方向に彫刻信号の周波数に応じて振動する。
【００２４】
なお、彫刻ヘッド２１としては、図４及び図５に示す彫刻ヘッドも使用可能である。
図４は、彫刻ヘッド２１の構成を示す斜視図である。また、図５は、同彫刻ヘッド２１の分解斜視図である。図４及び図５において、下押さえ板２１１の上面には、放熱フィン２１２が固着される。放熱フィン２１２の中央には、貫通孔２１２ａが形成され、この貫通孔２１２ａには固体振動素子の一例のピエゾ素子２１３が埋設される。また、放熱フィン２１２の上面には、スタイラス２１４が設けられる。このスタイラス２１４は、ネジ２１５によって放熱フィン２１２に固着される基台２１４ａと、基台２１４ａ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２１６が装着された振動板２１４ｂ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２１７が設けられる。この変位センサ２１７の先端は、振動板２１４ｂの先端と所定の間隔を開けて対向している。
【００２５】
ピエゾ素子２１３の上端には、振動板２１４ｂの下面と点接触する鋼球２１３ａが設けられる。ピエゾ素子２１３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２１４ｂは、基台２１４ａとの接続点を支点として上下方向に振動する。なお、このようなピエゾ素子に代えて、他の固体振動素子（例えば、磁歪素子）を用いても良い。変位センサ２１７は、振動板２１４ｂの先端部分、すなわちダイヤモンドバイト２１６部分の振動位置を非接触で検出する。このような変位センサとしては、静電容量式のセンサを用いても良いし、超音波式、渦電流式、レーザ変位式のセンサを用いても良い。
【００２６】
上記のように構成されたグラビア彫刻機は、図６に示す主走査方向（グラビアシリンダ１４の周方向）に沿ってセルを彫り、１列分のセルが彫り終わると、彫刻ヘッド２１が副走査方向（グラビアシリンダ１４の回転軸と平行な方向）に所定ピッチだけ送られ、次の列のセルを彫っていく。これを繰り返すことにより、グラビアシリンダ１４の表面に、複数のセルで構成された凹版が形成される。
【００２７】
図７は、本実施形態のグラビア彫刻機の電気的構成を示すブロック図である。なお、図７の例では、先に図３及び図４を用いて説明した彫刻ヘッド２１にピエゾ素子２１３を用いた構成を示している。
図７において、グラビア彫刻機を制御するためのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）５１は、画像データを作成するためのワークステーション（図示せず）とＬＡＮ接続されている。パーソナルコンピュータ５１は、ワークステーションから受け取った画像データに基づいて、画像データの階調に応じてレベルが変化する画像信号（濃度信号）ｒｓを生成する。この画像信号ｒｓは、他の必要な制御信号と共に、デュアルポートメモリ５２に格納される。グラビアシリンダ１４を回転させるモータ６１の回転は、エンコーダ６２によって検知され、その回転に応じたパルスがタイミング信号として、パラレルインタフェース６３を介してキャリー信号発生ＤＳＰ６４へ出力される。キャリー信号発生ＤＳＰ６４は、与えられるタイミング信号に従って、グラビアシリンダ１４の回転に同期した一定周波数及び一定振幅のキャリー信号ｒｃを発生する。このキャリー信号ｒｃは、デュアルポートメモリ６５を介して制御用ＤＳＰ５３へ出力される。
【００２８】
制御用ＤＳＰ５３は、デュアルポートメモリ５２及び６５から画像信号ｒｓ及びキャリー信号ｒｃを入力する。そして、制御用ＤＳＰ５３は、画像信号ｒｓのレベルによってセルを彫刻する期間（以下、彫刻期間という）かセルを彫刻しない期間（以下、待機期間という）かを判断し、判断した各期間に応じたキャリー信号ｒｃを画像信号ｒｓに重畳させた所定の彫刻信号ｒを生成する。ここで、キャリー信号ｒｃを画像信号ｒｓに重畳させる手法として、次の３つが考えられる。図８は、制御用ＤＳＰ５３で生成される彫刻信号ｒ（ｒ１〜ｒ３）の波形例を示す図である。
【００２９】
第１の手法は、彫刻期間では画像信号ｒｓにキャリー信号ｒｃを重畳させ、待機期間では画像信号ｒｓにキャリー信号ｒｃを重畳させない手法である（図８（ａ）彫刻信号ｒ１）。この場合、制御用ＤＳＰ５３の生成処理として、彫刻期間の画像信号ｒｓだけにキャリー信号ｒｃを重畳させるか、待機期間に対応する部分の振幅をゼロに減衰させたキャリー信号ｒｃを画像信号ｒｓの全体に重畳させればよい。
第２の手法は、彫刻期間では画像信号ｒｓにキャリー信号ｒｃを重畳させ、待機期間では画像信号ｒｓに所定の振幅に減衰させたキャリー信号ｒｃ’（＝ｋ×ｒｃ，０＜ｋ＜１）を重畳させる手法である（図８（ｂ）彫刻信号ｒ２）。この場合、制御用ＤＳＰ５３の生成処理として、待機期間に対応する部分の振幅を所定値に減衰させたキャリー信号ｒｃを画像信号ｒｓの全体に重畳させればよい。第３の手法は、彫刻期間では画像信号ｒｓにキャリー信号ｒｃを重畳させ、待機期間では、彫刻期間へ変化する前の所定期間ｔの画像信号ｒｓにはキャリー信号ｒｃ（又はｒｃ’）を重畳させ、かつ、当該所定期間ｔ以外の画像信号ｒｓにはキャリー信号ｒｃを重畳させない手法である（図８（ｃ）彫刻信号ｒ３）。この場合、制御用ＤＳＰ５３の生成処理として、彫刻期間及び待機期間のうち所定期間ｔの画像信号ｒｓだけにキャリー信号ｒｃを重畳させるか、待機期間のうち所定期間ｔに対応する部分の振幅をゼロに減衰させたキャリー信号ｒｃを画像信号ｒｓの全体に重畳させればよい。
【００３０】
このような第１の手法による彫刻信号ｒ１を用いれば、彫刻ヘッドのフルストローク量を小さくでき、低電圧での長時間駆動に起因するセルのばらつきを回避でき、さらにエネルギーの消費量を低減させることができる。一方、第２又は第３の手法による彫刻信号ｒ２又はｒ３を用いれば、第１の手法による効果が減少するものの、彫刻状態へ移行する直前の待機状態において彫刻ヘッドを振動させているので、状態移行をスムーズに行うことができる。
【００３１】
再び図７を参照して、制御用ＤＳＰ５３は、上記のようにして生成した彫刻信号ｒをＤ／Ａコンバータ５４へ出力する。そして、彫刻信号ｒは、Ｄ／Ａコンバータ５４でアナログ信号に変換され、さらに電力増幅器５５で増幅された後、ピエゾ素子２１３に与えられる。変位センサ２１７は、振動板２１４ｂの振動量を検知する。この検知結果は、センサアンプ５９で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ６０でディジタル信号に変換された後、制御用ＤＳＰ５３にフィードバックされる。制御用ＤＳＰ５３は、彫刻信号ｒで指示した彫刻量とフィードバックされた振動板２１４ｂの振動量との間に誤差がある場合、誤差なく彫刻が行われるように彫刻信号ｒを適切に補正する。
【００３２】
次に、図９を参照して、制御用ＤＳＰ５３で行われる彫刻信号生成処理を説明する。図９は、制御用ＤＳＰ５３で行われる上記第１の手法による彫刻信号ｒの生成処理手順を示すフローチャートである。この生成処理は、キャリー信号ｒｃの発振周期に同期して実行される。
制御用ＤＳＰ５３は、キャリー信号ｒｃ及び画像信号ｒｓを入力する（ステップＳ７１，Ｓ７２）。そして、制御用ＤＳＰ５３は、画像信号ｒｓのレベルがゼロか否か、すなわち待機期間のレベルか否かを判断する（ステップＳ７３）。画像信号ｒｓが待機期間のレベルであると判断した場合、制御用ＤＳＰ５３は、その画像信号ｒｓを彫刻信号ｒとして設定する（ステップＳ７４）。一方、画像信号ｒｓが待機期間のレベルでない（彫刻期間のレベルである）と判断した場合、制御用ＤＳＰ５３は、その画像信号ｒｓにキャリー信号ｒｃを重畳させた信号を彫刻信号ｒとして設定する（ステップＳ７５）。
【００３３】
そして、制御用ＤＳＰ５３は、上記ステップＳ７４又はＳ７５で設定した彫刻信号ｒによって彫刻ヘッド２１を駆動させ（ステップＳ７６）、その結果として変位センサ２１７からフィードバックされる振動量を受け取る（ステップＳ７７）。制御用ＤＳＰ５３は、彫刻信号ｒで指示した彫刻量と受け取った振動量との誤差がなくなるように、彫刻信号ｒ（画像信号ｒｓ）のレベルを制御する（ステップＳ７８）。以上の処理は、グラビアシリンダ１４の表面のセル形成が完了するまで繰り返し行われる。
【００３４】
なお、上記第２の手法による彫刻信号ｒの生成処理手順は、図７のフローチャートのステップＳ７４を「（定数ｋ×画像信号ｒｓ）を彫刻信号ｒとして設定する」と置き換えることで実現できる。また、上記第３の手法による彫刻信号ｒの生成処理手順は、同ステップＳ７３を「画像信号ｒｓが待機期間のレベルか否かかつ所定期間ｔであるか否かを判断する」と置き換えることで実現できる。所定期間ｔであるか否かの判断は、パーソナルコンピュータ５１において画像データに基づいた画像信号ｒｓを生成する際に、所定期間ｔとなる箇所にフラグを立てておくこと等で、容易に行うことができる。
【００３５】
以上のように、本発明の一実施形態に係る彫刻ヘッド制御方法及び彫刻機によれば、画像信号ｒｓが待機期間のレベルの時には、画像信号ｒｓにキャリー信号ｒｃを重畳させない彫刻信号ｒ１、又は画像信号ｒｓに通常よりも振幅を減衰させたキャリー信号ｒｃを重畳させた彫刻信号ｒ２、あるいは彫刻期間へ変化する前の所定期間ｔ以外の画像信号ｒｓにだけキャリー信号ｒｃを重畳させない彫刻信号ｒ３のいずれかを用い、セルを形成しない待機状態時における不必要な彫刻ヘッドの振動をなくす。
従って、彫刻信号ｒ１又はｒ２を使用した場合、彫刻ヘッドのフルストローク量が小さくて済み、また１２０°スタイラスの使用に関しても有利となる。また、彫刻信号ｒ１又はｒ３を使用した場合、低い電圧で長期間連続駆動しなくてよいため、ピエゾ素子の非線形性に起因する画像エッジのセル幅ばらつきが減少する。また、彫刻信号ｒ１〜ｒ３のいずれかを使用した場合、待機状態時の省エネルギー化及び彫刻ヘッド機構の高耐久性化が期待できる。さらに、彫刻信号ｒ２又はｒ３を使用した場合、待機状態においても彫刻ヘッドを小さく振動させているので、状態移行をスムーズに行うことができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、キャリー信号発生ＤＳＰ６４において常にキャリー信号ｒｃを発生させ、制御用ＤＳＰ５３で画像信号ｒｓにキャリー信号ｒｃを重畳させるか否かの制御を行っていたが、キャリー信号発生ＤＳＰ６４におけるキャリー信号ｒｃの発生自体を制御することも可能である。なお、この場合、キャリー信号ｒｃを発生させる度に、エンコーダ６２から出力されるタイミング信号との同期を取る必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る彫刻ヘッド制御方法が用いられるグラビア彫刻機の構成の一例を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る彫刻ヘッド制御方法が用いられるグラビア彫刻機の構成の一例を示す平面図である。
【図３】図１の彫刻ヘッド２１に設けられたスタイラス３０及びその駆動機構を示す斜視図である。
【図４】図１のグラビア彫刻機で使用される図３記載のものとは異なる彫刻ヘッド２１の構成を示す斜視図である。
【図５】図４に示す彫刻ヘッド２１の分解斜視図である。
【図６】図１のグラビアシリンダ１４に対する主走査方向及び副走査方向を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る彫刻ヘッド制御方法が用いられるグラビア彫刻機の電気的構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図７の制御用ＤＳＰ５３で生成される彫刻信号ｒの波形例を示す図である。
【図９】図７の制御用ＤＳＰ５３で行われる彫刻信号ｒの生成処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】従来のグラビア彫刻機の彫刻ヘッドに印加される彫刻信号の波形例を示す図である。
【符号の説明】
１４…グラビアシリンダ
２１…彫刻ヘッド
３０，２１４…スタイラス
５１…パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
５２，６５…デュアルポートメモリ
５３…制御用ＤＳＰ
５４，６０…コンバータ
５５…電力増幅器
５９…センサアンプ
６２…エンコーダ
６３…パラレルインタフェース
６４…キャリー信号発生ＤＳＰ
２１３…ピエゾ素子
２１４ｂ…振動板
２１７…変位センサ
ｒ（ｒ１〜ｒ３）…彫刻信号
ｒｃ…キャリー信号
ｒｓ…画像信号
【図１】
2004066465.tif 000003
【図２】
2004066465.tif 000004
【図３】
2004066465.tif 000005
【図４】
2004066465.tif 000006
【図５】
2004066465.tif 000007
【図６】
2004066465.tif 000008
【図７】
2004066465.tif 000009
【図８】
2004066465.tif 000010
【図９】
2004066465.tif 000011
【図１０】
2004066465.tif 000012