(57)【要約】本発明は、印刷機用のグラビア・シリンダーやめっき上に彫り込まれたセルの体積の平均ように、ある領域に関して彫り込まれた体積の平均を決定するためのシステム及びネットワークを提供する。一実施例において、方法は、次のステップからなる。即ち、彫り込まれた表面（１８）の近傍に、渦電流センサー（１２）の形態の表面体積決定手段（１０）を配置し、彫り込まれた表面に渦電流を誘起し、そして渦電流センサーのインダクターのインピーダンス（１４）を測定して、彫り込まれたセルに関して彫り込まれた体積の平均を示す値を決定する。
2004522972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
彫り込んだ領域に関して彫り込んだ表面の深さの平均を測定する方法において、
前記彫り込んだ表面の領域にインダクター手段を配置して、前記彫り込んだ表面内に渦電流を誘起し、
前記インダクター手段又は前記誘起した渦電流に応答して前記表面の近傍に配置した別のインダクター手段の電気的性質の変化を測定し、
前記インダクターの応答に従い、前記彫り込んだ表面の領域に関して彫り込んだ表面の深さの平均を示す値を決定するステップから成ることを特徴とする方法。
【請求項２】
彫り込んだ表面の深さの平均値を決定するステップが、前記インダクター手段又は別のインダクター手段からの出力信号を、彫り込んだ体積の各々の平均値を示す少なくとも一つの所定の校正値と比較するステップから成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記出力信号が、彫り込んだ要素のうち彫り込まれていない領域に対する所定の校正値と更に比較されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記インダクター手段の動作周波数が１ｍＨｚから５００ｍＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記インダクター手段の中央帯の動作周波数が８０から１００ｍＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記インダクター手段の中央帯の動作周波数が、９６ｍＨｚの範囲内に実質的にあることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記彫り込んだ表面が彫り込んだ印刷表面であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
彫り込んだセルの深さの平均又は彫り込んだ体積を決定するために、前記インダクター手段からの出力信号を処理するステップを備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
彫り込んだ印刷表面領域についての乾燥インク量の平均を決定するために前記出力信号を処理するステップを備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記誘導手段又は別のインダクター手段の出力信号を処理し、前記彫り込んだ領域に与えられる表面コーティングの厚さを決定し、所定の閾値以下に前記彫り込んだ深さの平均を減少させるステップを備えることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記インダクターの動作周波数が、表面からの彫り込んだ深さを超える渦電流の浸透が実質的に存在しないものであることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
彫り込んだ領域の彫り込んだ深さの平均を測定するための彫り込み深さ測定装置において、
前記彫り込んだ表面における渦電流を誘導するためのインダクター手段と、
前記インダクター手段又は前記渦電流についての表面の近傍における別のインダクター手段の電気応答を測定するための手段と、
前記インダクターの測定した応答によって、前記彫り込んだ表面の領域に関する彫り込んだ深さの平均を示す値を決定するための処理手段とを備えることを特徴とする測定装置。
【請求項１３】
前記インダクター手段又は別のインダクター手段からの出力信号を、彫り込んだ体積のそれぞれの平均を示す少なくとも一つの所定の校正値と比較するための比較手段を備えることを特徴とする請求項１２に記載の測定装置。
【請求項１４】
前記出力信号が、彫り込んだ構成要素のうち彫り込まれていない領域に対する所定の校正値と更に比較されることを特徴とする請求項１３に記載の測定装置。
【請求項１５】
前記インダクター手段の動作周波数範囲が、１ｍＨｚから５００ｍＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項１２から請求項１４までのいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項１６】
前記インダクター手段の中央帯動作周波数範囲が、８０から１００ｍＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項１５に記載の測定装置。
【請求項１７】
前記インダクター手段の中央帯動作周波数範囲が、９５から９７ｍＨｚの範囲内にあることを特徴とする請求項１６に記載の測定装置。
【請求項１８】
加工品を彫り込む方法において、
加工品の上の領域を彫り込み、
前記彫り込んだ表面の領域にインダクター手段を配置して、前記彫り込んだ表面内に渦電流を誘起し、
前記インダクター手段又は前記表面の近傍に配置した別のインダクター手段の電気応答を測定し、
前記インダクターの応答に従って、前記彫り込んだ表面の領域に関して彫り込んだ表面の深さの平均を示す値を決定し、
そのように決定した彫り込み表面の深さの平均を、前記領域についての所望する深さの平均と比較し、
前記比較に従って彫り込み制御パラメータを調整し、後の領域の彫り込んだ体積の平均が、前記所望する体積の平均に実質的に相当することを特徴とする方法。
【請求項１９】
加工品を彫り込むための彫り込みシステムにおいて、
加工品を彫り込むための彫り込み手段と、
前記彫り込まれた表面に渦電流を誘起するためのインダクター手段と、
前記インダクター手段又は前記表面の近傍に配置した別のインダクター手段の電気応答を測定するため手段と、
前記インダクターの測定した応答に従って、前記彫り込んだ表面の領域に関して彫り込んだ体積の平均を示す値を決定するための処理手段と、
決定した彫り込み体積の平均を、前記彫り込んだ領域についての所望する体積の平均と比較するための比較手段と、
後の領域の彫り込んだ体積の平均が、前記所望する体積の平均に実質的に相当するように、前記比較に従って彫り込み制御パラメータを調整するための手段とを備えることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
彫り込んだ領域について彫り込んだ体積の平均に関する測定における渦電流装置の使用。
【請求項２１】
彫り込んだ表面に配置したとき、渦電流プローブの下側上の領域における空気の体積を測定するためのプローブの使用。
【請求項２２】
彫り込んだ領域の彫り込んだ深さの平均を測定するための彫り込み深さ測定装置において、
前記彫り込んだ表面に渦電流を誘起させるための誘起手段と、
表面を測定しようとするとき前記装置の接触圧力を決定するための圧力センサー手段と、
前記表面への所定の印加圧力を測定する前記圧力センサー手段に応答して別の指示器手段又は前記指示器手段の電気応答を測定するための手段とを備えることを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、彫り込み（ｅｎｇｒａｖｉｎｇ）に関し、そして、特に、グラビアやフレキソ印刷に使用される印刷表面上の彫り込み領域に関して彫り込んだ表面の深さの平均値を決定する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷用のグラビア・シリンダー（ｇｒａｖｕｒｅ  ｃｙｌｉｎｄｅｒ）は、特別なグラビア彫り込み機械を使用して彫り込まれる。その彫り込み機械は、ダイアモンドを先端に付けた針を備えていて、シリンダーの外部表面にへこみの形態のセル（ｃｅｌｌ）を彫り込んでいる。針は、一秒間に数千サイクルで発振を起こすようにされていて、印刷すべきテキスト、画像や表面コーティングに相当するグラビア・シリンダーの表面にセルのパターンを形成する。グラビア・シリンダーや同様な部品も、化学エッチングや光エッチングによって彫り込まれ、そして後者は、銅や亜鉛の物質におけるセルのレーザー機械加工に関係する。この点、本明細書において使用される用語「彫り込み」及び「彫り込む」は、前述した方法や他のいかなる手段による彫り込みに言及する。
【０００３】
印刷中、セルはインクで満たされる。各セルの形状と大きさは、セル内のインクの量と、それ故に印刷されたセルによって形成されたインク・ドットの大きさとを決定する。セルが必要な大きさに彫り込まれるように彫り込み工程を制御することは重要である。なぜなら、これからのいかなる逸脱によっても画像は印刷濃度に関して歪を生じる、即ち、小形のセルは要求よりも明るい画像を生じ、大形のセルは要求よりも暗い画像を生じるからである。
【０００４】
彫り込み機械の校正は、通常、グラビア・シリンダーの小さい部分を彫り込むことを意味し、シリンダー表面に一連のセルを生じさせる。これらのセルの大きさは、顕微鏡のような既知の光学器械を使用して測定され、彫り込まれたセルの高さや幅のような各種のセルの大きさを決定する。この情報を彫り込み装置制御パラメータと比較し、その結果パラメータを調整して、必要とされる機械を校正する。これは、時間を消費する方法であって、シリンダーを彫り込みするために必要とされる時間を相当増加し、また人間の間違いを受けやすい。更に、寸法の測定は、表面のへこみの大きさに関する情報のみを与える。従って、セルの彫り込み体積は、彫り込み針又は電極の既知の形状やレーザー・ビームの性質に基づいてこれらの大きさに正比例するという仮定をしなければならない。彫り込み針又は電極が磨耗するにつれて、彫り込み体積は、シリンダーの表面で見ることの出来るセルの大きさに関して変化し、それ故に彫り込み装置が校正できなくなる。このことは、試験用のセルが一度彫り込まれると、試験印刷を行うことによって監視できる。しかし、このことは、彫り込み工程の全体時間を相当増加させる。
【０００５】
上記の問題を解決する一つの試みは、特許文献１に記載されている。特許文献１では、シリンダーの表面上の彫り込まれたセルの面積を測定するために画像処理装置が使用される。針の大きさと外形に関連する情報及び大きさのデータは、セルの彫り込み体積を決定するために使用される。針の大きさと外形は、所定の彫り込まれた試験パターンを使用して決定される。その試験パターンでは、複数の深さを有するセルが形成されので、異なる深さにおける針の断面は、セルを形成するへこみの深さによるセルの面積によって決定される。針の大きさ及びその断面の外形が一旦決定されると、彫り込み領域に関する実際の全体積が計算される。特許文献１に開示されたシステムに関連する欠点の一つは、画像処理装置及びソフトウエアが彫り込み装置の値段と複雑さを相当増加させるということである。更に、外形を決定するとき、針の異なる断面上の点の内挿法によってエラーが導入される。
【０００６】
異なる方法が特許文献２に記載されている。その特許文献２においては、シリンダー表面の彫り込み針の浸透度を測定することによってセルの体積が推測される彫り込み装置が開示されている。彫り込み針の位置の変化は、コンデンサー、抵抗、インピーダンス、光学、圧電気のセンサーか又は渦電流変位センサーを用いることによって測定される。装置は、推測したセルの深さを基礎としてセルの体積を推測し、そしてセルを作るように与えられた彫り込み命令信号とこの情報を比較する。その結果、エラー要素、即ち、いわゆるガンマ・パラメータ、が決定される。特許文献２に開示された装置にかかる問題は、推測したセルの深さからセルの体積が完全に推測され、それ故に針に対する正確な外形データに完全に依存し、針の磨耗を無視することである。
【０００７】
別の方法が特許文献３に記載されている。この早期公開された資料において、一対の直列に接続されたホール素子は、グラビア・シリンダーの表面に直接的に位置しているプローブ内に配置されている。４ｋＨｚから５０ｋＨｚまでの周波数を有する交流電流がプローブ内の磁気コイルを通過し、交番磁界を発生する。使用時、ホール素子は、シリンダーの彫り込まれた「制御パッチ（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｐａｔｃｈ）」部分及びシリンダーの隣接して彫り込まれていない部分の上であって、それらの部分に近接して配置されている。交番磁界は、磁気コイルとシリンダーの表面との間の誘導によってシリンダー内に発生した渦電流により弱められる。彫り込まれていない領域の上に配置されたホール素子は、渦電流によって磁界強度の最大の減少を受けるが、彫り込まれた領域の上に配置されたホール素子は、少ない減少を受ける。二つのホール素子は、二つの出力信号が相互に対立するように接続されている。その結果、出力信号は、磁界強度における減少の差の尺度となり、その磁界強度は、この文献によれば、除去された金属の量の尺度となる。
【特許文献１】
米国特許第５，８３１，７４６号
【特許文献２】
米国特許第５，８１８，６９５号
【特許文献３】
米国特許出願第３，９３１，５７０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献３に記載された装置及び方法に関連する幾つかの欠点がある。特に、彫り込まれた領域と彫り込まれない領域とを同時に読み取ることは、比較の目的のために必要とされる。その装置及び方法は、彫り込まれた制御パッチの領域における磁界強度の減少を測定するためにのみ適している。彫り込まれた領域が数平方メートルに及ぶ、十分に彫り込まれたシリンダーに対して、その装置及び方法は、そのようなシリンダーの他の領域を測定するためには全く不適である。更に、ホール素子は、４ｋＨｚから５０ｋＨｚまでの相対的に低周波数で動作し、それ故シリンダーにおける相対的に深い（１ｍｍから０．２ｍｍ）不連続−例えば、セルが形成される銅のコーティングにおける深さの変動−によって影響される。これらの周波数において、表面下の不連続は、プローブの応答に重要な影響を与える。これらにより、シリンダーから除去された物質の量を示さない、不正確な読み取りが得られることになる。ホール素子は、一般に、感度及び大きさが重要でない用途に用いられている。この点、グラビア・シリンダー上の彫り込み領域から除去された金属の量を測定するために必要とされる正確性及び反復性の程度までの測定値を得るに場合には、ホール素子を使用することは、可能ではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面によれば、以下の発明を開示する。即ち、本発明は、彫り込んだ領域に関して彫り込んだ表面の深さの平均を測定する方法において、
彫り込んだ表面の領域の近傍にマイクロストリップ信号線導体を配置し、信号線導体は、表面から所定の距離をもって配置され、その結果信号線導体、導体表面、及び導体と彫り込んだ領域の導電表面との間の誘電体の空気の間隙は、固有インピーダンスを有するマイクロストリップ伝送線を構成し、
前記伝送線の固有インピーダンスを測定し、
マイクロストリップ伝送線の測定した固有インピーダンスに従い、前記彫り込んだ表面の領域に関して彫り込んだ表面の深さを示す値を決定するステップから成ることを特徴とする。
【００１０】
本発明のこの側面はある観察に基づくが、その観察は、彫り込んだへこみの結果として、空気間隙又は誘電体の厚さの変化によるマイクロストリップ伝送線の固有インピーダンスの変化を検出することが表面の深さの平均を示すということである。
【００１１】
伝送線の動作周波数は、信号線導体の相対的に小さなトラック幅に関して実行インピーダンスを得るための要件によって決定され、その結果、表皮の深さは、へこみの深さと比較して小さい。
【００１２】
本発明のこの側面による方法によれば、彫り込んだ表面領域の彫り込んだ体積の平均（彫り込んだ表面の深さの平均）が単一の演算で直接的に決定される。表面の深さの平均は、機械を校正するための設定時間における試験パターンの彫り込み工程の間か、いわゆる「適応機械加工」における閉ループ・フィードバック制御のための途中の検査ステップとしてのシリンダー彫り込み工程の間か、又は彫り込み領域の彫り込み体積の平均を決定するために彫り込んだ後かのいずれかに決定される。彫り込んだ領域の彫り込んだ深さの平均を直接的に決定することによって、彫り込み工程中質制御を改善することは可能である。グラビア印刷のような工程で使用するために彫り込まれた品目が顧客に送付されるときは、その後である。グラビア印刷において、受け入れてグラビア印刷で使用する前に、彫り込んだ品目のパラメータをチェックすることは必要である。
【００１３】
本発明の一側面によれば、以下の発明を開示する。即ち、本発明は、彫り込んだ領域に関して彫り込んだ表面の深さの平均を測定する方法において、
前記彫り込んだ表面の領域においてインダクター手段を配置して、前記彫り込んだ表面内に渦電流を誘起し、
前記インダクター手段又は前記誘起した渦電流に応答して前記表面の近傍に配置した別のインダクター手段の電気的性質の変化を測定し、
前記インダクターの応答に従い、前記彫り込んだ表面の領域に関して彫り込んだ表面の深さの平均を示す値を決定するステップから成ることを特徴とする。
【００１４】
発明者が知ったことは、渦電流センサーを使用することによって、彫り込んだ領域に関して彫り込んだ表面の深さの平均を正確に決定することが可能であることである。彫り込んだ表面の領域にインダクター・コイルを配置し、彫り込んだ品目内に渦電流を誘起することによって、発明者が知ったことは、インダクター・コイルのインピーダンス及び／又は電圧がインダクターの領域における彫り込んだ体積の平均と相関関係を有するということである。発明者が知ったことは、インダクターについて測定したインピーダンス又は電圧とインダクターの領域における彫り込んだ表面の深さの平均との間に直接的な関係があるということである。
【００１５】
この記載において、単に彫り込んだセルや、彫り込み工程で形成されたへこみではなく、その物質が表面の全領域から除去された場合、「表面の深さの平均」は、表面から除去された物質の深さの平均に言及するという意味において、用語の「彫り込んだ体積の平均」と「彫り込んだ表面の深さの平均」は相互に交換可能に使用されていると理解すべきである。これは、グラビアやフレキソ印刷の状況で重要な考慮すべき事項である。その理由は、例えば、１１ミクロンの彫り込みによる表面の深さの読み取りの平均が、１平方メートルあたり（インクの）１１ミリメートルに等しいからである。従って、表面の深さの平均は、１平方メートルあたりミリメートルの単位で濡れたインクの要件と同じ値であると考えることができる。この１平方メートルあたりミリメートルの単位は、印刷において使用される通常のパラメータである。マイクロストリップ伝送線の固有インピーダンス又は彫り込んだ表面の深さの平均値に関する渦電流センサーの校正出力と、単位面積あたりの彫り込んだ領域のインク要件との間に直接的な関係がある。
【００１６】
マイクロストリップ又はインダクターの動作周波数が１ｍＨｚから５００ｍＨｚの範囲内にあることが望ましい。好ましい実施例においては、インダクター手段の中央帯の動作周波数は、１０から１００ｍＨｚの範囲内にある。特定の実施例においては、好ましい中央帯の周波数は、４８ｍＨｚである。しかし、この周波数は絶対的に重要ではない。本発明が要求する動作周波数は、高周波の動作無線周波数が使用されたために表面の彫り込んだ深さを超えるような渦電流の侵入が実質的に存在しないものであるか、又は本発明のマイクロストリップの側面において、合理的な特性インピーダンスが最小の信号線導体トラック幅で達成されるものである。本発明のこの側面においては、表面から、即ち、彫り込みによって、喪失した物質の量を効果的に測定しながら、物質の表面を進んで行くことが必要である。関心のある情報が表面下に存在せず、そして表面下の不連続は、得られた出力信号の精度及び行われた測定の精度に悪影響を与える。
【００１７】
彫り込んだ表面の体積の平均値を決定するステップが、前記インダクター手段又は伝送線の特性インピーダンスからの出力信号を、彫り込んだ体積の各々の平均値を示す少なくとも一つの所定の校正値と比較するステップから成る。発明者の認識したことは、少なくとも一つの所定の校正係数をインダクターの測定電圧値又は伝送線の特性インピーダンスに適用することによって、彫り込んだセルの大きさの範囲に対して領域の彫り込んだ深さの平均値を決定することが可能であるということである。彫り込んだ校正表面を彫り込んでいない表面と比較することによって、校正係数又はインダクター手段又は測定した特性インピーダンスの特性を決定することが可能である。
【００１８】
発明者が認識したことは、「リフト・オフ（ｌｉｆｔ  ｏｆｆ）」として知られるパラメータ、即ち、監視されている表面からインダクターの距離における変化によるインダクター・インピーダンスの変化、を測定することによって、このパラメータを表面の彫り込んだ体積の平均値に関連付けることが可能であるということである。更に、発明者は以下を認識した。即ち、表面下の空気間隙の平均はリフト・オフに類似すると考えられるが、その空気間隙の平均を測定することは可能である。センサーは、表面下の不規則形状のへこみに拘わらず三次元において空気の厚さの平均（非導電層）の直接的な尺度となる出力信号を与えるからである。これは、グラビア・セルのなかには複雑な３Ｄ形状があるので、重要な考慮すべき事項である。
【００１９】
前記出力信号が、彫り込んだ要素のうち彫り込まれていない領域に対する所定の校正値と更に比較されることが望ましい。
彫り込んだ表面が、グラビア・シリンダーの彫り込んだグラビア印刷表面であることが望ましい。彫り込んだグラビア・シリンダー上の領域に関する彫り込んだ表面の深さ平均を測定することによって、彫り込み機械が適正に校正されているか否かを決定することが可能である。シリンダーが受入可能な許容限界内で彫り込まれているか否かを決定することも可能である。その結果、必要なとき彫り込み機械が再校正でき、そして受入可能な許容限界外であるとき彫り込まれたシリンダーが拒絶される。更に、印刷機で使用する前に印刷技術者によって彫り込まれたグラビア・シリンダーが検査されることが可能である。その結果、例えば、２以上のシリンダーを使用する一括印刷処理において使用される、異なるシリンダー間で比較が行われる。更に、上記の方法によって、印刷技術者は、彫り込んだ表面上の磨耗を容易に監視することができる。このことは重要である。彫り込み用針は、約１００ミクロンまでの非常に小さな範囲の距離を通過し、それ故に２、３ミクロンの磨耗は、彫り込んだ表面領域のセル体積の平均において相当な減少になるからである。彫り込んだ体積の平均に対する変化を監視することによって、印刷技術者は、グラビア・シリンダーが磨耗による交換をいつ必要とするかを容易に決定することができる。
【００２０】
好ましい実施例においては彫り込んだ測定印刷表面領域についての乾燥インク量の平均を含むパラメータを決定するために出力信号を処理するステップを更に備える。この情報は、彫り込んだ印刷表面領域について必要とされる乾燥インク体積の平均をそれに応じて調整するために、シリンダーの表面の磨耗を決定するとき印刷技術者にとって重要である。このようにして、たとえシリンダーが２、３ミクロンだけ磨耗していても、印刷技術者が彫り込んだ印刷表面領域についてインク量を決定することは可能である。大量のプリント作業に対しては、印刷技術者は必要とされる乾燥インクの量を明瞭に指示するものを有するので、これによって廃棄物が相当減少する。更に、彫り込んだ表面深さの平均が、特定の印刷濃度に対する所望の表面体積よりも大きいということを出力信号が示す場合、乾燥インク体積の平均は変えられ、その結果各セルは、濃縮されていないインク溶液内で乾燥インクと同一の量を受け取る。このように、印刷の濃度及び／又は印刷の質に影響を与えないで、彫り込んだ必要な深さよりも小さいか又は大きい彫り込んだ表面深さの平均に応答してインク濃度を調整することは可能である。
【００２１】
上記の方法は、彫り込んだ領域に与えられる表面コーティングの厚さを決定し、所定の閾値以下に彫り込んだ深さの平均を減少させるステップを備えることが望ましい。コーティングを表面に与えることによって、彫り込んだ表面において大型のセルを補償し、その領域の彫り込んだ深さの平均を減少させることが可能である。グラビア・シリンダーは、通常、例えば１ｍｍまでの厚さの表面が銅めっきされている。よくもつクロム表面が銅の層上でめっきされる前に、その表面は、彫り込み針、電極、又はレーザー・ビームによって彫り込まれる。クロムめっきは、彫り込んだ深さの平均を減少させ、そして、この点で、クロム層の厚さはめっき中に調整され、その結果セル体積の平均は、シリンダーに対して要求される許容範囲内になる。一般的には、セルが特大に彫り込まれる場合、クロムめっきの厚いコーティングが銅の層に与えられる。逆に、セルが過小に彫り込まれる場合、クロムの薄い層が与えられる。正しい大きさのセルに対して、クロムの層は、一般的に７マイクロの範囲内である。
【００２２】
本発明の別の側面によれば、以下の発明を開示する。即ち、本発明は、彫り込んだ領域の彫り込んだ表面の深さの平均を測定するための彫り込み深さ測定装置において、
彫り込んだ表面から所定の距離に配置するためのマイクロストリップ信号線導体を備え、その信号線導体は、導電物質と導体間の空気間隙とから成る彫り込み表面であって、マイクロ／伝送線を構成し、更に、
前記伝送線の固有インピーダンスを測定するための手段と、
前記測定した固有インピーダンスによって、彫り込んだ表面の領域に関する彫り込んだ深さの平均を示す値を決定するための処理手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明の更に別の側面によれば、以下の発明を開示する。即ち、本発明は、彫り込んだ領域の彫り込んだ深さの平均を測定するための彫り込み深さ測定装置において、
前記彫り込んだ表面における渦電流を誘導するためのインダクター手段と、
前記インダクター手段又は前記渦電流についての表面の近傍における別のインダクター手段の電気応答を測定するための手段と、
前記インダクターの測定した応答によって、前記彫り込んだ表面の領域に関する彫り込んだ深さの平均を示す値を決定するための処理手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明の別の側面によれば、以下の発明を開示する。即ち、本発明は、加工品を彫り込む方法において、
加工品の上の領域を彫り込み、
前記彫り込んだ表面の領域にインダクター手段を配置して、前記彫り込んだ表面内に渦電流を誘起し、
前記インダクター手段又は前記表面の近傍に配置した別のインダクター手段の電気応答を測定し、
前記インダクターの応答に従って、前記彫り込んだ表面の領域に関して彫り込んだ表面の深さの平均を示す値を決定し、
そのように決定した彫り込み表面の深さの平均を、前記領域についての所望する深さの平均と比較し、
前記比較に従って彫り込み制御パラメータを調整し、後の領域の彫り込んだ体積の平均が、前記所望する体積の平均に実質的に相当することを特徴とする。
【００２５】
本発明の更に別の側面によれば、以下の発明を開示する。即ち、本発明は、加工品を彫り込むための彫り込みシステムにおいて、
加工品を彫り込むための彫り込み手段と、
前記彫り込まれた表面に渦電流を誘起するためのインダクター手段と、
前記インダクター手段又は前記表面の近傍に配置した別のインダクター手段の電気応答を測定するため手段と、
前記インダクターの測定した応答に従って、前記彫り込んだ表面の領域に関して彫り込んだ体積の平均を示す値を決定するための処理手段と、
決定した彫り込み体積の平均を、前記彫り込んだ領域についての所望する体積の平均と比較するための比較手段と、
後の領域の彫り込んだ体積の平均が、前記所望する体積の平均に実質的に相当するように、前記比較に従って彫り込み制御パラメータを調整するための手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の更に別の側面によれば、以下の発明を開示する。即ち、本発明は、彫り込んだ表面に配置したとき、渦電流プローブの下側上の領域における空気の体積を測定するためのプローブの使用に関する。
【００２７】
本発明の前述した側面によれば、印刷技術者は以下の事項を可能とする。即ち、グラビア・シリンダー又はめっきの技術的特徴を詳述すること、要求される仕様外のシリンダー又はめっきを拒絶すること、要求される仕様外のシリンダー又はめっきを印刷機に設置することに浪費される時間を減少させること、シリンダー又はめっきについてセル体積の測定の平均に従ってインク濃度を調整すること、異なる製造者又は供給者からのシリンダー又はめっきを比較すること、シリンダー又はめっきが特大のときインクの消耗を減少させること、そしてセルの生産に使用される方法にかかわらずシリンダー及びめっきを製造者に注文することである。本発明によって、印刷技術者は、シリンダー又はめっきについての「開放」値、即ち、印刷時にセルから開放されたインクの量、を容易に決定することもできる。このことは重要である。このことによって、印刷技術者は、乾燥インクの要件、即ち、特定のシリンダー又はめっきについて１平方メートル当たり（又は他の単位）の乾燥インクのグラム数、を計算することができるからである。
【００２８】
体積の平均を知ることによって、インクの乾燥重量又は基質に転送されたコーティングが計算される。これは、印刷技術者やコーティング技術者にとって重要なパラメータである。その技術者は、しばしば、必要とされるコーティング重量を１平方メートル当たりのグラム数で特定するからである。基質に転送された乾燥コーティングやインク重量を計算するために必要とされる３つのパラメータがある。プリンターによっては湿式値を用いるので、本明細書では乾燥質量が強調されている。この湿式値は、サンプルを取ることと、それを測定することとの間の蒸発のために信頼性が無い。本発明に関して、セル体積の平均を決定することは可能である。解放値は、印刷中にセルから発せられたインク又はコーティングの量であるが、未知である。解放値は、セルの形状、セルの製法、（機械的又は化学的彫り込みは、レーザー彫り込みよりもよりきれいな内部セルを残す。従って、解放は高級である。）インク、印刷機、又は工程の特性のような多くの因数に依存している。解放値は、５０％と９９％との間で変わるが、一定のパラメータに対しては一定である。インク又はコーティングにおける固体の内容値は、固体（色素又は金属）の割合の量であるが、知られている。インク又はコーティングは、粘度が異なるものであって、異なる色素、金属、溶媒、及び媒体から構成されている。乾燥形態において基質で終わる部分は、固体の混合物の内容である。その固体の内容は、既知の値である。
【００２９】
基質に転送された乾燥インク又はコーティングの１平方メートルあたりのグラム数も、既知のパラメータであり、多くの印刷会社は自社の実験施設を有していて、幾つかの異なる方法を使用して、乾燥コーティング重量を測定することができる。一方法は、乾燥インク又はコーティングを付着して一片の印刷物質を計量し、インク又はコーティングを洗い落とし、その物質を再計量し、その後１平方メートルあたりのインク又はコーティングの重量の値を決定することである。この値は、１平方メートルあたりのグラム数で常に示される。これは、多くの用途に重要である。一例は、サラダやレタス用の代表的な食物用バッグであり、これらのバッグは、蒸気を防止するコーティングを内側に付している。このコーティングの重量は、１平方メートルあたり１から２グラムの範囲内で通常明記されている。この範囲外は、非効率的であるか又は透明性に影響を与える。別の例は、典型的はチョコレートの包装紙である。この包装紙の内側は、いわゆるコールド・シール（Ｃｏｌｄ  Ｓｅａｌ）が用いられている。これは、基本的に、チョコレート・バーを封印するための接着剤である。必要とされる接着剤の量は、１平方メートルあたりのグラム数で示されており、効果に対して重要である。あまりに多い場合、包装紙は開封できなく、あまりに少ない場合、チョコレート・バーを封することができない。この典型的な値は、１平方メートルあたり３から４グラムの範囲内である。プリンターの多くには、必要とされるインク又はコーティング重量が分かっているが、体積及び解放は、これまで知られていない。本発明に関して、表面体積の平均が、表面深さの平均の測定から正確に決定され、そして必要とされるグラム重量が知られているので、解放値が計算され、そして経験が異なる条件に対して蓄積される。例えば、体積が１平方メートルあたり１４ミリリットル、固体値が１００％、そして解放値が１００％である場合、グラム重量は、１平方メートルあたり１４グラムである。表面が、１平方メートルあたり１４ミリリットル、５０％の固体内容、１平方メートルあたり３．５グラムの乾燥グラム重量の場合、本発明を使用して解放値を計算することが可能である。例えば、１平方メートルあたり１４ミリリットルの体積×５０％固体＝１平方メートルあたり７．０グラムである。しかし、乾燥グラム重量が１平方メートルあたり３．５グラムにすぎない場合、その差は、セルの内部に保存される。
【００３０】
それゆえ、本発明によって、一定のパラメータに対して解放値が計算され得る。これまで、このことは可能ではなかった。その理由は、既知の表面彫り込み体積の測定方法の精度は、＋／−１０％の範囲内にあるからである。本発明の装置及び方法によれば、＋／−０．５％の精度が達成でき、又は＋／−０．１％の繰り返し可能性で１平方メートルあたり＋／−０．１から０．２ミリメートルの精度である。
【００３１】
一実施例においては、本発明の装置は、解放値及び固体値を入力する機能、及び転送されるべき乾燥重量の１平方メートルあたりのグラム数を計算する機能を有している。
インクと色が異なることを認識すべきである。色は、濃度計やスペクトル光度計や類似する手段によって濃度について測定される。同一体積のインクに対しても、基質が異なれば濃度が異なる。基質が異なるものは、（温度の相違に対して）非吸収剤及び吸収剤について、反射の性質が相違するものについて無数にある。吸収性及び反射性は濃度に対して大きな影響を有する。本発明の装置及び方法を用いて、発明者が見出したことは、非吸収性物質が体積について飽和点を有するということである。即ち、１平方メートルあたりミリリットルで示す体積があり、その後濃度は増加しない。一般的には、与えられた体積は、飽和体積の１から２倍の範囲内にある。例えば、非吸収性物質に関して１平方メートルあたり約８ミリリットルである。それ故、本発明のこの側面は、これらの物質に使用されたインク又はコーティングの量を著しく減少させることでき、そのインク又はコーティングは、その工程において相当のコストになる。
【００３２】
本発明の各種の実施例は、添付図面を参照して例として詳しく記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１について説明する。渦電流センサー１０は、電圧計１４と並列に接続された誘導コイル１２を備えている。その電圧計１４は、インダクター１２の電圧を測定する。インダクター１２及び電圧計１４は、交流（ＡＣ）電圧源１６に電気的に接続されている。コイル１２は、グラビア印刷シリンダーの彫り込み表面１８に近接して配置されている。ＡＣ電流がコイル１２に流れ込むと、コイルの磁界は、グラビア・シリンダーの表面１８に旋回する渦電流を誘起する。その表面の一部のみが図１に示されている。渦電流の大きさ及び位相は、コイル１２の負荷及びそのインピーダンスに影響を与える。グラビア・シリンダーの表面における彫り込みセル（ｅｎｇｒａｖｅｄ  ｃｅｌｌ）のへこみは、表面上の渦電流の流れを阻止し、そしてコイル１２の負荷を減少させ、その結果そのインピーダンスを減少させる。この点において、電圧計１４によって測定されるコイル間の電圧は、グラビア・シリンダー１８に関する彫り込んだ体積の平均の指標となる。
【００３４】
装置１０は、動作周波数に関して最適化されており、その結果銅そして／又はクロムにおける標準的な浸透の深さは、例えば、１０−１００ミクロンのオーダーである。このようにして、装置は、彫り込みセルによる表面の欠陥のみに応答する。
【００３５】
図１に記載した型の渦電流用プローブを使用して得られた結果は、図２において複数の彫り込まれたグラビア印刷表面に対して示されている。図２において、試験結果は、グラビア・シリンダーが異なった場合の彫り込み領域についてグラフで表されている。図２には二本の線が示されており、上の線２０は、彫り込み表面に近接して配置された場合の渦電流用プローブに対するミリボルトの出力値を示している。下の線２２は、彫り込み表面におけるセルの体積の平均を示すが、伝統的光学そして/又は深度検出方法を用いて決定される。図２に示されるように、試験データは、渦電流装置の出力信号と、彫り込み領域の各々に対して測定された体積との間の相関関係を明白に示している。ミリボルトの電圧値が大きくなると、彫り込み体積が大きいセルに相関関係する。電圧値が小さくなると、彫り込み体積が小さいセルに相関関係する。
【００３６】
彫り込み領域の各々に対する渦電流用プローブ表示の変動の示すところによれば、渦電流による誘導電圧の出力表示は、各々の彫り込み領域に関する彫り込み体積の平均に比例する。このようにして、出力電圧が彫り込み領域に関する彫り込み体積の平均に直接関係するように、校正係数を決定することは可能である。装置１０には、適当な回路そして／又はソフトウエアが設けられており、異なる出力電圧表示間で渦電流用プローブの出力表示が切り替えられ、例えば、セルの深さの平均、セルの予測印刷濃度、セルの乾燥インクの要件、又は必要とされるクロムの厚さを示す出力信号を与えて、領域の彫り込まれた体積について必要とされる平均値を得る。
【００３７】
図３について説明する。手で持つことのできる渦電流用センサー・プローブ３０は、主となるＰＣＢ３４と無線周波数発振器３６とを収容する長方形のケース３２を備えている。ＰＣＢ３４は、コネクター４０のように柔軟なストリップによってセンサーＰＣＢ３８に電気的に接続されている。プローブ３０は先端部４２を有しており、その先端部４２は、バネ・ピン型の電気接触子４６によって印刷回路基板３８に電気的に接続されている印刷回路基板４４を囲んでいる。回路基板４４は、一対の無線周波数の平坦印刷コイル（図示せず）を含んでいる。そのコイルのうち第一のコイルは、能動コイルであり、即ち、測定されているか又は検査されている先端部４２の下の物質によって影響される。第二のコイルは、センサーの下側から遮断されている参照用コイルであって、物質が試験される。コイルは、外部要因、例えば、試験されているか又は検査されている項目における渦電流の影響、によりコイルのバランスに変化が生じるような方法で電気的に接続されている。
【００３８】
電気絶縁圧縮ブロック４８はセンサーの先端部に設けられていて、試験されているか又は検査されている項目の表面と接触する。圧縮ブロック４８は、ポリプロピレン、又はコルク物質から成っているが、他の非導電性の物質も使用される。圧縮ブロック４８は圧力センサー５０に直接接続されており、この圧力センサー５０は、使用者によって圧縮ブロック４８を介して検査されている項目の表面に加えられる圧力を監視する。圧力センサー５０は、ＰＣＢ４４に電気的に接続されている。その結果、コイルからの出力信号は、圧力センサー５０によって測定される圧力が所定の値か又は狭い範囲の値であるときに与えられる。それ故に、圧力センサー５０によって、コイルの出力は一致しており、検査されている表面の圧縮又はブロック４８の表面との非接触によって影響されていないということが確実になる。
【００３９】
使用時、センサー・コイルは、測定されるべき彫り込み表面の導電性物質の近傍に配置される。誘電体ブロック４８とへこみによる空気間隙と一緒にコイルは、主要平面から成る彫り込み表面と共にマイクロストリップ伝送線を形成する。伝送線の固有インピーダンスは、「空気間隙」、即ち、彫り込み表面に関する表面の深さの平均、を示す。この測定インピーダンスは、ＰＣＢ回路によって処理され、そして基準値と比較されて、表面の深さの平均を示す出力信号を与える。
【００４０】
本発明の側面を添付図面に示された実施例に関して記載しているが、本発明をその実施例に限定するものではなく、また、発明能力や努力を要しないで各種の変形や修正が行われ得ることを理解されたい。例えば、センサーは、検査している物質に渦電流を誘起させるために分離した励起コイルから成る場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】検査される印刷表面との関係で配置される渦電流プローブを示す図である。
【図２】印刷用グラビア・シリンダー又は印刷版上に図１に示す装置を使用して得られた試験結果を示すグラフである。
【図３】本発明の構成に基づく渦電流プローブの側面図である。
【図４】図３の線Ｉ−Ｉに沿う断面図である。
【図５】図３のセンサーの先端部における部品の分解図である。
【図２】
2004522972.tif 000003
【国際公開パンフレット】
2004522972.tif 000004
2004522972.tif 000005
2004522972.tif 000006
2004522972.tif 000007
2004522972.tif 000008
2004522972.tif 000009
2004522972.tif 000010
2004522972.tif 000011
2004522972.tif 000012
2004522972.tif 000013
2004522972.tif 000014
2004522972.tif 000015
2004522972.tif 000016
2004522972.tif 000017
2004522972.tif 000018
2004522972.tif 000019
2004522972.tif 000020
2004522972.tif 000021
2004522972.tif 000022
2004522972.tif 000023
2004522972.tif 000024
2004522972.tif 000025
2004522972.tif 000026
2004522972.tif 000027
2004522972.tif 000028
2004522972.tif 000029
2004522972.tif 000030
2004522972.tif 000031
2004522972.tif 000032
2004522972.tif 000033
2004522972.tif 000034
【国際調査報告】
2004522972.tif 000035
2004522972.tif 000036