特開 2022-191602 画像彫刻装置及び彫刻ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022191602

(43)【公開日】2022-12-28

(54)【発明の名称】画像彫刻装置及び彫刻ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B42D 25/44 20140101AFI20221221BHJP

   B42D 15/00 20060101ALI20221221BHJP

   B44B 1/06 20060101ALI20221221BHJP

【ＦＩ】

B42D25/44

B42D15/00 341E

B44B1/06

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021099913

(22)【出願日】2021-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】521264567

【氏名又は名称】セキセ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110629

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 雄一

(74)【代理人】

【識別番号】100166615

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 大輔

(72)【発明者】

【氏名】星山 勇一

【テーマコード（参考）】

2C005

【Ｆターム（参考）】

2C005HA02

2C005HA03

2C005HA06

2C005HB02

2C005HB09

2C005HB20

2C005JB02

2C005JB03

2C005JB06

2C005LA22

2C005LA29

2C005LB10

(57)【要約】

【課 題】スタイラスを正確に駆動することで彫刻画像の精度向上を可能とする画像彫刻装置を提供する。
【解決手段】弾性支持されたフローティングベース６３と、フローティングベース６３に固定され積層したピエゾ素子８７の変位による振動の出力部８９を備えた振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹと、出力部８９に連結されて振動が伝達されるスタイラスホルダー９７と、スタイラスホルダー９７に支持され伝達される振動により被彫刻媒体を彫刻可能とするスタイラス５７と、スタイラスホルダー９７をフローティングベース６３の固定部１００に支持しつつ振動を許容する支持ばね９９と、フローティングベース６３に位置調節が可能に支持され被彫刻媒体に当接してスタイラス５７を被彫刻媒体に対して位置決める押え体１２１とを備え、振動するスタイラス５７と被彫刻媒体との間の画像信号に基づく相対動作により被彫刻媒体に彫刻することを特徴とする。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弾性支持されたフローティングベースと、
前記フローティングベースに固定され積層したピエゾ素子の変位による振動の出力部を備えた振動アクチュエーターと、
前記出力部に連結されて前記振動が伝達されるスタイラスホルダーと、
前記スタイラスホルダーに支持され前記伝達される振動により被彫刻媒体を彫刻可能とするスタイラスと、
前記スタイラスホルダーを前記フローティングベースの固定部に支持しつつ振動を許容する支持ばねと、
前記フローティングベースに位置調節が可能に支持され前記被彫刻媒体に当接して前記スタイラスを前記被彫刻媒体に対して位置決める押え体と、
を備え、前記振動するスタイラスと前記被彫刻媒体との間の画像信号に基づく相対動作により被彫刻媒体に彫刻する、
画像彫刻装置。

【請求項2】

請求項１記載の画像彫刻装置であって、
前記フローティングベースは、Ｚ軸方向に弾性支持され、
前記振動アクチュエーターは、振動をＺ軸方向に出力するＺ軸出力部を備えたＺ軸振動アクチュエーター及び振動をＹ軸方向に出力するＹ軸出力部を備えたＹ軸振動アクチュエーターを含み、
前記スタイラスホルダーは、前記Ｚ軸出力部及び前記Ｙ軸出力部に連結されて前記Ｚ軸方向の振動及び前記Ｙ軸方向の振動が伝達され、
前記支持ばねは、前記スタイラスホルダーを前記フローティングベースの固定部に支持しつつ前記Ｚ軸方向の振動を許容するＺ軸支持ばね部及び前記Ｙ軸方向の振動を許容するＹ軸支持ばね部を含む、
画像彫刻装置。

【請求項3】

装置本体に対しＺ軸駆動機構を介してＺ軸方向に昇降可能に支持されたヘッドフレームと、
前記ヘッドフレームにＺ軸方向に弾性支持されたフローティングベースと、
前記フローティングベースに固定され積層したピエゾ素子の変位による振動をＺ軸方向に出力するＺ軸出力部を備えたＺ軸振動アクチュエーター及びＹ軸方向に出力するＹ軸出力部を備えたＹ軸振動アクチュエーターと、
前記Ｚ軸出力部及びＹ軸出力部に連結され前記Ｚ軸方向の振動及び前記Ｙ軸方向の振動が伝達されるスタイラスホルダーと、
前記スタイラスホルダーに支持され前記伝達される振動により被彫刻媒体を彫刻可能とするスタイラスと、
前記スタイラスホルダーを前記フローティングベースの固定部に支持しつつ前記Ｚ軸方向の振動を許容するＺ軸支持ばね部及び前記Ｙ軸方向の振動を許容するＹ軸支持ばね部を含む支持ばねと、
前記フローティングベースに位置調節可能に支持され前記被彫刻媒体に当接して前記スタイラスを前記被彫刻媒体に対して位置決める押え体と、
を備え、前記振動するスタイラスと前記被彫刻媒体との間の画像信号に基づく相対動作により被彫刻媒体に彫刻する、
彫刻ヘッド。

【請求項4】

請求項３記載の彫刻ヘッドであって、
前記支持ばねは、板ばねで一体に形成され、
前記Ｚ軸支持ばね部は、前記スタイラスホルダーに結合され、
前記Ｙ軸支持ばね部は、前記固定部に結合された、
彫刻ヘッド。

【請求項5】

請求項３又は４記載の彫刻ヘッドであって、
前記Ｚ軸振動アクチュエーターは、Ｚ軸方向に沿った平板状であり、
前記Ｙ軸振動アクチュエーターは、Ｙ軸方向に沿った平板状であり、
前記Ｚ軸振動アクチュエーター及びＹ軸振動アクチュエーターは、位置決めブラケットを介して前記フローティングベースに固定された、
彫刻ヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に顔写真、指紋、サイン等の画像情報を、パスポート等の小冊子、又は卒業証書や表彰状等の単葉シート（紙）、カード等の被彫刻媒体に彫刻する際に、容易に高精度な画像を彫刻するものであり、特にピエゾ素子を用いた振動アクチュエーターにより被彫刻媒体に彫刻を行わせる画像彫刻装置及び彫刻ヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、パスポート等の小冊子状の被彫刻媒体や、紙等からなるシート状やカード状等の被彫刻媒体に画像彫刻を施して偽造防止や美的付加価値の付与に用いられる画像彫刻装置が特許文献１、２として知られている。

【0003】

この画像彫刻装置は、画像データを電気信号に変換した画像信号に基づいて振動するスタイラスにより微細彫刻を行ない、写真や図形等の画像を被彫刻媒体上に生成するものである。

【0004】

かかる画像彫刻装置は、アクチュエーターとして永久磁石と電磁石とを用い、ベースに取り付けられた永久磁石に対し、ばねにより支持された可動子を振動させてスタイラスを駆動する構造となっている。

【0005】

かかる可動子の振動によりスタイラスを駆動して画像を彫刻する場合、可動子が画像信号に忠実に追従し、スタイラスを正確に駆動することが肝要である。

【0006】

しかし、可動子は、永久磁石に対し隙間内で中立位置に支持させる構造であるため、可動子がばねによりベースに支持されている。このため、振動時にばねが可動子を中立位置に戻すように付勢することになり、例え通電を止めても付勢力による振動が残ることにより彫刻画像の精度向上に限界があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００６－２８９８２３号公報

【特許文献2】特許第５２０９３４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

解決しようとする問題点は、可動子を支持するばねの残存振動によりスタイラスを正確に駆動することに影響し、彫刻画像の精度向上に限界があった点である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、スタイラスをより正確に駆動することで彫刻画像の精度向上を可能とするために、弾性支持されたフローティングベースと、前記フローティングベースに固定され積層したピエゾ素子の変位による振動の出力部を備えた振動アクチュエーターと、前記出力部に連結されて前記振動が伝達されるスタイラスホルダーと、前記スタイラスホルダーに支持され前記伝達される振動により被彫刻媒体を彫刻可能とするスタイラスと、前記スタイラスホルダーを前記フローティングベースの固定部に支持しつつ振動を許容する支持ばねと、前記フローティングベースに位置調節が可能に支持され前記被彫刻媒体に当接して前記スタイラスを前記被彫刻媒体に対して位置決める押え体とを備え、前記振動するスタイラスと前記被彫刻媒体との間の画像信号に基づく相対動作により被彫刻媒体に彫刻することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明の画像彫刻装置は、上記構成であるから振動アクチュエーターへの通電を画像信号に基づいて行わせ振動するスタイラスと被彫刻媒体の間の画像信号に基づく相対動作により被彫刻媒体に彫刻することができる。

【0011】

前記振動アクチュエーターは、積層したピエゾ素子の変位により振動を出力するから振動出力にばねの影響が殆ど無く、画像信号に応じてスタイラスを正確に駆動することができ、彫刻画像の精度向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施例に係り、画像彫刻装置の正面右上方側から見た一部省略斜視図である。

【図2】図２は、実施例に係り、彫刻ヘッドの正面右上方側から見た一部省略斜視図である。

【図3】図３は、実施例に係り、彫刻ヘッドの正面左下方側から見た一部省略斜視図である。

【図4】図４は、実施例に係り、彫刻ヘッドの正面左下方側から見た吸引ダクト等をさらに省略した一部省略斜視図である。

【図5】図５は、実施例に係り、彫刻ヘッドの一部省略平面図である。

【図6】図６は、実施例に係り、彫刻ヘッドの一部省略右側面である。

【図7】図７は、実施例に係り、彫刻ヘッドの振動アクチュエーターとスタイラスとの結合を示す右側面から見た概略断面図である。

【図8】図８は、実施例に係り、彫刻ヘッドの振動アクチュエーターとスタイラスとの結合を示す正面から見た概略断面図である。

【図9】図９は、実施例に係り、ピエゾ素子を用いた振動アクチュエーターとスタイラスとの関係を示す斜視図である。

【図10】図１０は、実施例に係り、スタイラスホルダー及びスタイラスと支持ばねとの関係の斜視図である。

【図11】図１１は、実施例に係り、支持ばねの斜視図である。

【図12】図１２は、実施例に係り、ピエゾ素子を用いた２個の振動アクチュエーターを含むダブルアクチュエーター方式による回路の概念図である。

【図13】図１３は、実施例に係り、ダブルアクチュエーターによるスタイラスの振動と彫刻の方向とを示す概念図である。

【図14】図１４は、参考例に係り、ソレノイドを用いた２個の振動アクチュエーターを含むダブルアクチュエーター方式による回路の概念図である。

【図15】図１５は、参考例に係り、ソレノイドを用いた振動アクチュエーターの取付ブラケットの一方を取り外して示す側面図である。

【図16】図１６（Ａ）は、参考例に係り、シングルアクチュエーター方式による彫刻画像の解像度の模式図であり、図１６（Ｂ）は、参考例に係り、ダブルアクチュエーター方式による彫刻画像の解像度の模式図である。

【図17】図１７（Ａ）は、参考例に係り、シングルアクチュエーター方式による彫刻画像の模式図であり、図１７（Ｂ）は、参考例に係り、ダブルアクチュエーター方式による彫刻画像の模式図である。

【図18】図１８は、参考例に係り、シングルアクチュエーター方式とダブルアクチュエーター方式とによる彫刻画像のドットイメージと彫刻イメージとの比較の模式図である。

【図19】図１９は、参考例に係る加算回路及び減算回路の信号の振り分けイメージを示す図表である。

【図20】図２０（Ａ）は、参考例に係る信号図を説明する図表、図２０（Ｂ）は、既提案に係る対応する彫刻図を説明する図表である。

【図21】図２１は、参考例に係り、ソレノイドを用いた振動アクチュエーター単体での振動評価結果の三角波特性を示すグラフである。

【図22】図２２は、参考例に係り、ソレノイドを用いた振動アクチュエーター単体での振動評価結果のバースト波特性を示すグラフである。

【図23】図２３は、参考例に係り、ソレノイドを用いた振動アクチュエーター単体での振動評価結果のヒステリシス特性を示すグラフである。

【図24】図２４は、参考例に係り、ソレノイドを用いた振動アクチュエーター単体での振動評価結果の共振特性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の画像彫刻装置は、スタイラスを正確に駆動することで彫刻画像の精度向上を可能にするという目的を以下のように実現した。

【0014】

弾性支持されたフローティングベースと、前記フローティングベースに固定され積層したピエゾ素子の変位による振動の出力部を備えた振動アクチュエーターと、前記出力部に連結されて前記振動が伝達されるスタイラスホルダーと、前記スタイラスホルダーに支持され前記伝達される振動により被彫刻媒体を彫刻可能とするスタイラスと、前記スタイラスホルダーを前記フローティングベースの固定部に支持しつつ振動を許容する支持ばねと、前記フローティングベースに位置調節が可能に支持され前記被彫刻媒体に当接して前記スタイラスを前記被彫刻媒体に対して位置決める押え体とを備え、前記振動するスタイラスと前記被彫刻媒体との間の画像信号に基づく相対動作により被彫刻媒体に彫刻することで実現した。

【0015】

前記振動アクチュエーターは、ピエゾ素子の変位による振動の出力部を備えればよく、ピエゾ素子の積層形態、積層するピエゾ素子の形態は自由に実現できる。

【0016】

前記振動アクチュエーターは、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の何れかへ振動を出力するシングルアクチュエーター方式、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の何れか２方向へ振動を出力するダブルアクチュエーター方式の何れの形態でも実現できる。

【0017】

前記スタイラスホルダーは、振動アクチュエーターの出力部にピアノ線で連結されるが、振動アクチュエーターが出力する振動の伝達ができればよく、その連結形態は自由に実現できる。

【0018】

前記支持ばねは、前記スタイラスホルダーを前記フローティングベースの固定部に支持しつつ振動を許容するものであればよく、棒状ばね、板ばね等で実現することができる。

【0019】

前記押え体は、調節ダイヤルの螺合調節によりフローティングベースに固定され支持されるヘッドベースに対し位置調節可能に支持される。押え体は、スタイラスと共にフローティングベースに対し位置調節可能に支持することもできる。

【0020】

前記押え体は、超硬合金で形成され、前記被彫刻媒体に当接して前記スタイラスを前記被彫刻媒体に対して位置決めるが、被彫刻媒体に当接してスタイラスの位置決めができるものであれば、材質は自由に実現できる。

【0021】

前記フローティングベースは、Ｚ軸方向に弾性支持され、前記振動アクチュエーターは、振動をＺ軸方向に出力するＺ軸出力部を備えたＺ軸振動アクチュエーター及び振動をＹ軸方向に出力するＹ軸出力部を備えたＹ軸振動アクチュエーターを含み、前記スタイラスホルダーは、前記Ｚ軸出力部及び前記Ｙ軸出力部に連結されて前記Ｚ軸方向の振動及び前記Ｙ軸方向の振動が伝達され、前記支持ばねは、前記スタイラスホルダーを前記フローティングベースの固定部に支持しつつ前記Ｚ軸方向の振動を許容するＺ軸支持ばね部及び前記Ｙ軸方向の振動を許容するＹ軸支持ばね部を含むことで実現することもできる。

【0022】

画像彫刻装置を実現する彫刻ヘッドは、装置本体に対しＺ軸駆動機構を介してＺ軸方向に昇降可能に支持されたヘッドフレームと、前記ヘッドフレームにＺ軸方向に弾性支持されたフローティングベースと、前記フローティングベースに固定され積層したピエゾ素子の変位による振動をＺ軸方向に出力するＺ軸出力部を備えたＺ軸振動アクチュエーター及びＹ軸方向に出力するＹ軸出力部を備えたＹ軸振動アクチュエーターと、前記Ｚ軸出力部及びＹ軸出力部に連結され前記Ｚ軸方向の振動及び前記Ｙ軸方向の振動が伝達されるスタイラスホルダーと、前記スタイラスホルダーに支持され前記伝達される振動により被彫刻媒体を彫刻可能とするスタイラスと、前記スタイラスホルダーを前記フローティングベースの固定部に支持しつつ前記Ｚ軸方向の振動を許容するＺ軸支持ばね部及び前記Ｙ軸方向の振動を許容するＹ軸支持ばね部を含む支持ばねと、前記フローティングベースに位置調節可能に支持され前記被彫刻媒体に当接して前記スタイラスを前記被彫刻媒体に対して位置決める押え体とを備え、前記振動するスタイラスと前記被彫刻媒体との間の画像信号に基づく相対動作により被彫刻媒体に彫刻することで実現できる。

【0023】

前記フローティングベースの弾性支持は、板ばね、コイルばねなどで実現できる。

【0024】

前記支持ばねは、板ばねで一体に形成され、前記Ｚ軸支持ばね部は、前記スタイラスホルダーに結合され、前記Ｙ軸支持ばね部は、前記固定部に結合されて実現できる。但し、Ｚ軸支持ばね部とＹ軸支持ばね部とを別体に形成し、結合して一体的な支持ばねにすることもできる。

【0025】

前記Ｚ軸振動アクチュエーターは、Ｚ軸方向に沿った平板状であり、前記Ｙ軸振動アクチュエーターは、Ｙ軸方向に沿った平板状であり、前記Ｚ軸振動アクチュエーター及びＹ軸振動アクチュエーターは、位置決めブラケットを介して前記フローティングベースに固定されて実現できる。

【0026】

前記位置決めブラケットは、前記フローティングベースに対してＺ軸振動アクチュエーター及びＹ軸振動アクチュエーターを位置決め固定できるものであればその形態は自由である。

【実施例0027】

［画像彫刻装置］
図１は、実施例に係り、画像彫刻装置の正面右上方側から見た一部省略斜視図である。なお、以下の説明において、図１のＺ軸方向とは、スタイラスの彫刻振動方向、Ｙ軸方向とは、彫刻の進行方向（行方向）に対して直交する方向（列方向）、Ｘ軸方向とは、彫刻の進行方向である。また、前後左右とは、画像彫刻装置をＹ軸方向の正面側から見た前後左右、上下とは、画像彫刻装置のＺ軸方向を意味する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の取り方は任意であり、Ｘ軸を上下、Ｙ軸を前後、Ｚ軸を左右等と装置の配置により適宜変更することができる。また、Ｘ軸方向を列方向、Ｙ軸方向を行方向等と設定することもできる。

【0028】

図１のように、本画像彫刻装置１は、スタイラスが装着されている彫刻ヘッド３を備えている。スタイラスは、入力される画像信号に基づいて振動し、被彫刻媒体に画像を彫刻する彫刻針である。被彫刻媒体としては、合成紙等によるカード、運転免許証、卒業証書、パスポート等がある。以下の説明では、カードを用いる。

【0029】

前記画像彫刻装置１は、基台２上に、Ｚ軸駆動部５、Ｙ軸駆動部７、及びＸ軸駆動部９を備えている。

【0030】

前記Ｚ軸駆動部５は、ステッピングモーター１１、Ｚ軸送りねじ１３を備えている。ステッピングモーター１１は、Ｚ軸ベース１５の後部に支持され、Ｚ軸送りねじ１３は、Ｚ軸ベース１５の前部に支持されている。Ｚ軸ベース１５は、ブラケット等を介してＹ軸テーブル１７に固定されている。Ｚ軸ステッピングモーター１１及びＺ軸送りねじ１３には、タイミングプーリー１９、２１が備えられ、このタイミングプーリー１９、２１にタイミングベルト２３が掛け回されている。

【0031】

前記Ｚ軸送りねじ１３には昇降ベース２５が螺合している。昇降ベース２５に前記彫刻ヘッド３の後部が固定されている。

【0032】

したがって、Ｚ軸ステッピングモーター１１の駆動によりタイミングプーリー１９、タイミングベルト２３、タイミングプーリー２１を介してＺ軸送りねじ１３が回転し、昇降ベース２５が昇降して彫刻ヘッド３がＺ軸方向に移動する。

【0033】

前記Ｙ軸駆動部７は、前記Ｙ軸テーブル１７等を備えている。

【0034】

前記Ｙ軸テーブル１７には、移動ブロック２７がＸ軸方向で一対固定されている。但し、図１では、一対の内の一方のみが見えている。移動ブロック２７は、例えばリニアブッシュが用いられ、Ｘ軸方向で一対平行に配置されたシャフト２９に嵌合し、ガイドされるようになっている。シャフト２９は、中壁３１及び後壁３３に固定して支持されている。中壁３１及び後壁３３は、基台２上に固定されている。

【0035】

前記中壁３１及び後壁３３には、一対のシャフト２９間でやや下側にボールねじ３４がＹ軸方向に沿って配置されている。Ｙ軸送りボールねじ３４は、中壁３１の軸受け（図示せず。）及び後壁３３の軸受け３６に回転自在に支持されている。Ｙ軸送りボールねじ３４にはボールソケット（図示せず。）が嵌合し、ボールソケットは、一対の移動ブロック２７間でＹ軸テーブル１７下面に固定されている。

【0036】

前記Ｙ軸送りボールねじ３４は、後壁３３を貫通して支持されている。後壁３３には、タイミングプーリー３５が支持され、Ｙ軸送りボールねじ３４に連動構成されている。後壁３３の一側にはＹ軸ステッピングモーター３７が配置され基台２上に固定されている。Ｙ軸ステッピングモーター３７には、タイミングプーリー３９が備えられ、タイミングプーリー３５、３９にタイミングベルト４１が掛け回されている。

【0037】

したがって、Ｙ軸ステッピングモーター３７の駆動によりタイミングプーリー３５、タイミングベルト４１、タイミングプーリー３９を介してＹ軸送りボールねじ３４が回転し、Ｙ軸テーブル１７下面のボールソケットがＹ軸送りボールねじ３４に沿って移動してＹ軸テーブル１７、Ｚ軸ベース１５、昇降ベース２５を介して彫刻ヘッド３がＹ軸方向に移動する。

【0038】

前記Ｙ軸テーブル１７等の移動に際しては、一対の移動ブロック２７が一対のシャフト２９にガイドされる。

【0039】

前記Ｘ軸駆動部９は、基台２上に固定されたＸ軸ベース４３を備えている。Ｘ軸ベース４３上には、Ｘ軸テーブル４５が配置されている。Ｘ軸テーブル４５は、カードを支持するものであり、Ｘ軸方向に移動可能にガイドされている。Ｘ軸ベース４３には、Ｘ軸テーブル４５に連動連結された往復駆動機構４７が備えられている。往復駆動機構４７には、Ｘ軸ベース４３の背後に配置されたタイミングプーリー４９が連動連結されている。中壁３１に隣接してＸ軸ベース４３の背後にはＸ軸ステッピングモーター５１が配置され基台２上に固定されている。Ｘ軸ステッピングモーター５１には、タイミングプーリー５３が備えられ、タイミングプーリー４９、５３にタイミングベルト５５が掛け回されている。

【0040】

したがって、Ｘ軸ステッピングモーター５１の駆動によりタイミングプーリー５３、タイミングベルト５５、タイミングプーリー４９を介して往復駆動機構４７が駆動され、Ｘ軸テーブル４５がＸ軸方向に往復移動する。

【0041】

そして、彫刻ヘッド３のスタイラスが画像信号に基づいて振動制御され、Ｚ軸ステッピングモーター１１，Ｙ軸ステッピングモーター３７、Ｘ軸ステッピングモーター５１の駆動により、スタイラスがカードとの間の画像信号に基づくＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向への相対動作によりＸ軸テーブル４５上のカードに彫刻可能とする。画像信号は、写真画像等から読み取った画像のデジタル信号をアナログ信号に変換したものである。

【0042】

［彫刻ヘッド］
図２～図８は彫刻ヘッドに係るものである。図２は、実施例に係り、彫刻ヘッドの正面右上方側から見た一部省略斜視図である。図３は、実施例に係り、彫刻ヘッドの正面左下方側から見た一部省略斜視図である。図４は、実施例に係り、彫刻ヘッドの正面左下方側から見た吸引ダクト等をさらに省略した一部省略斜視図である。図５は、実施例に係り、彫刻ヘッドの一部省略平面図である。図６は、実施例に係り、彫刻ヘッドの一部省略右側面である。図７は、実施例に係り、彫刻ヘッドの振動アクチュエーターとスタイラスとの結合を示す右側面から見た概略断面図である。図８は、実施例に係り、彫刻ヘッドの振動アクチュエーターとスタイラスとの結合を示す正面から見た概略断面図である。

【0043】

図１、図２のように、前記画像彫刻装置１の彫刻ヘッド３は、スタイラス５７を有している。

【0044】

図１～図８のように、前記彫刻ヘッド３は、２台の振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹを備えている。２台の振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹは、一方ＰＡＺがＺ軸方向に振動を取り出すようにセットされると共に、他方ＰＡＹがＹ軸方向に振動を取り出すようにセットされている。

【0045】

前記２台の振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹは、振動アクチュエーターＰＡＺがＺ軸振動アクチュエーターであり、Ｚ軸方向に沿った平板状であり、振動アクチュエーターＰＡＹがＹ軸振動アクチュエーターであり、Ｙ軸方向に沿った平板状となっている。

【0046】

前記振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹは、位置決めブラケット５９、６１によりフローティングベース６３に位置決め固定されている。

【0047】

前記位置決めブラケット５９は、断面Ｌ字状のベース片部５９ａに断面Ｌ字状の一対の固定片部５９ｂを備えている。位置決めブラケット５９のベース片部５９ａは、フローティングベース６３上にビスにより締結固定されている。振動アクチュエーターＰＡＺは、Ｚ軸方向に立設配置され、下辺部が固定片部５９ｂ上にＺ軸方向及びＹ軸方向に位置決められ、ビスにより締結固定されている。

【0048】

前記位置決めブラケット６１は、平板状のベース片部６１ａに対して断面Ｌ字状をなすように一対の固定片部６１ｂを備えている。位置決めブラケット６１のベース片部６１ａは、フローティングベース６３下面にビスにより締結固定されている。振動アクチュエーターＰＡＹは、Ｙ軸方向に沿って配置され、一辺部が固定片部６１ｂに突き当てられてＹ軸方向及びＺ軸方向に位置決められ、ビスにより締結固定されている。

【0049】

前記フローティングベース６３は、平板状であり、ＸＹ面に沿って水平に配置され、Ｚ軸方向に弾性支持されている。この弾性支持は、例えば板ばね６５ａ、６５ｂを介してヘッドベース６７に対して行われている。

【0050】

前記ヘッドベース６７は、ベースフレーム６９と左右の側壁７１、７３とを備えて彫刻ヘッド３の骨格を形成している。

【0051】

前記ベースフレーム６９は、前記フローティングベース６３の左右部及び後部に対向する形状に形成され、後部に後壁７０が立設形成されている。ベースフレーム６９の左右部に板ばね６５ａ、６５ｂが固定支持され、この板ばね６５ａ、６５ｂにフローティングベース６３の左右部が弾性支持されている。

【0052】

前記左右の側壁７１、７３は、ベースフレーム６９の左右両側に配置固定されている。側壁７１、７３の後部は、ベースフレーム６９の後壁７０よりも後方へ突出している。側壁７１、７３は、後部がヘッド支持軸７５（図１）によりＺ軸ベース１５の前部側に回転自在に支持され、ヘッド支持軸７５を中心に彫刻ヘッド３を上方へ回転移動させることができるようにしている。この彫刻ヘッド３の回転移動によりスタイラス５７の調整、交換等を容易にしている。左右の側壁７１、７３には、ヘッド支持軸７５を中心とした弧状の長孔７７が備えられ、Ｚ軸ベース１５に対し締結ねじ７９（図１）により彫刻ヘッド３の回転位置を固定できるようにしている。

【0053】

前記ヘッドベース６７には、固定用のねじ軸８１がブラケット８３を介して軸支持されている。ヘッド支持軸７５を中心とした彫刻ヘッド３の回転移動を彫刻位置に戻したとき、締結ねじ７９を締め込むと共に、ねじ軸８１をダイヤル操作により締め込んでねじ軸８１の先端８１ａをＺ軸ベース１５側に突き当て、彫刻ヘッド３をＺ軸ベース１５に位置決め固定するこができる。

【0054】

前記ベースフレーム６９には、吸引ダクト８５が取り付けられている。吸引ダクト８５の吸い込み口は、フローティングベース６３の下側でスタイラス５７に近接配置されている。

【0055】

図９は、実施例に係り、ピエゾ素子を用いた振動アクチュエーターとスタイラスとの関係を示す斜視図である。

【0056】

図９のように、前記振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹは、同一構造であり、積層したピエゾ素子８７の変位により振動を出力する出力部８９を備えている。振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹとしては、例えば有限会社メカノトランスフォーマ（東京都千代田区岩本町２丁目７番１２号）製のピエゾアクチュエータ（ＭＴＫＫ１０Ｓ３００Ｆ１２０ＰＳ）を用いている。但し、振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹとしては、積層したピエゾ素子の変位により振動を出力することができるものであればよく、種々のものを採用することができる。

【0057】

前記振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹは、ピエゾ素子８７が発生する変位量を変位拡大機構８８により数倍から数十倍に拡大して出力部８９から取り出せるようになっている。出力部８９は、振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹの一辺部においてＸ軸方向の中央に配置されている。

【0058】

図７～図９のように、前記出力部８９の先端には、ピン支持ブロック９１が取り付けられている。ピン支持ブロック９１には、軸心部の挿入孔に線状の連結部材９３の一端が挿入されている。連結部材９３として例えばピアノ線が用いられている。ピン支持ブロック９１の先端にはチャック９５が締結され、ピン支持ブロック９１へ挿入した連結部材９３が固定されている。

【0059】

前記振動アクチュエーターＰＡＺの連結部材９３はＺ軸方向に延設され、振動アクチュエーターＰＡＹの連結部材９３はＹ軸方向に延設されている。各連結部材９３は、スタイラスホルダー９７に連結されている。したがって、スタイラスホルダー９７は、連結部材９３を介して出力部８９にＺ軸方向とＹ軸方向とに連動構成されている。

【0060】

図１０は、実施例に係り、スタイラスホルダー及びスタイラスと支持ばねとの関係の斜視図である。

【0061】

図９、図１０のスタイラスホルダー９７は、超々ジュラルミンＡ７０７５等によりブロック状に製造されている。スタイラスホルダー９７は、基本形状がＹ軸方向で対称形状に形成され、基本形状に対してＹ軸方向の振動アクチュエーターＰＡＹ側の面の上下中央に大きな凹部９７ａが形成され、振動アクチュエーターＰＡＹ側に対し反対側の面の上部寄りに凹部９７ｂが形成されている。スタイラスホルダー９７は、背面下方側から下面にかけて取付ブロック部９７ｃを備えている。

【0062】

前記スタイラス５７は、前記スタイラスホルダー９７の下面の取付孔に支持されている。前記Ｚ軸方向の連結部材９３は、下端部がスタイラスホルダー９７の上面中央部の取付孔に挿入され、振動伝達可能に結合されている。前記Ｙ軸方向の連結部材９３は、Ｙ軸方向端部がスタイラスホルダー９７の側面下部の取付孔に挿入され、振動伝達可能に結合されている。

【0063】

前記スタイラスホルダー９７は、取付ブロック部９７ｃに支持ばね９９の先端が支持されている。支持ばね９９は、前記スタイラスホルダー９７を固定部１００に弾性支持して振動を許容しつつ振動方向にガイドするものである。

【0064】

図１１は、実施例に係り、支持ばねの斜視図である。

【0065】

図９～図１１のように、支持ばね９９は、Ｚ軸支持ばね部１０１及びＹ軸支持ばね部１０３を備えている。Ｚ軸支持ばね部１０１及びＹ軸支持ばね部１０３は、板ばねで一体に形成されている。Ｚ軸支持ばね部１０１は、ベースとなる矩形の連結プレート１０５の上下に湾曲弾性部１０７を介して結合されている。Ｙ軸支持ばね部１０３は、連結プレート１０５の左右に湾曲弾性部１０９を介して結合されている。Ｚ軸支持ばね部１０１及びＹ軸支持ばね部１０３は、同数の取付孔１０１ａ、１０３ａと、同数の長孔１０１ｂ、１０３ｂが形成されている。Ｚ軸支持ばね部１０１及びＹ軸支持ばね部１０３は形状が同一であり、ベースの連結プレート１０５に対し９０°位置がずれて配置されている。

【0066】

前記Ｚ軸支持ばね部１０１は、先端がスタイラスホルダー９７の取付ブロック部９７ｃの上下面に座板１１１を介してビス１１３により締結固定されている。前記Ｙ軸支持ばね部１０３は、先端が固定部１００の左右面に座板１１７を介してビス１１９により締結固定されている。固定部１００は、前記フローティングベース６３に固定されている。

【0067】

こうして、前記Ｚ軸支持ばね部１０１はＺ軸方向に板の面が向くように配置され、Ｙ軸支持ばね部１０３はＹ軸方向に板の面が向くように配置されている。

【0068】

前記Ｚ軸支持ばね部１０１及びＹ軸支持ばね部１０３は、前記スタイラスホルダー９７と固定部１００との間に直列に配置されている。Ｚ軸支持ばね部１０１は、前記スタイラスホルダー９７のＺ軸方向の振動を許容しつつ振動方向にガイドし、Ｙ軸支持ばね部１０３は、スタイラスホルダー９７のＹ軸方向の振動を許容しつつ振動方向にガイドする機能を奏する。

【0069】

図２、図４、図６、図８のように、前記のように支持されたスタイラス５７に隣接して押え足１２１が配置されている。押え足１２１は、スタイラス５７をカードに対して位置決める押え体を構成する。押え足１２１は、Ｘ軸テーブル４５上に支持されたカードに対してスタイラス５７のＺ軸方向の位置を決めるときにカード面に当接させるものである。押え足１２１は、例えば超硬合金などにより形成されている。

【0070】

前記押え足１２１は、基部が押え足ブロック１２３に支持され、この基部が押え足ブロック１２３に対してＺ軸方向に位置調節可能となっている。押え足ブロック１２３には、調節ねじが内蔵され、この調節ねじに押え足１２１の基部が連動構成されている。押え足ブロック１２３内の調節ねじは、ヘッドベース６７側に支持された調整摘み１２５に連動構成されている。

【0071】

したがって、調整摘み１２５の回転調節により調節ねじを介して押え足１２１の上下位置を微調節することができる。

【0072】

なお、押え足ブロック１２３にＹ軸方向の貫通孔が形成され、Ｙ軸方向の連結部材９３が貫通配置されている。

【0073】

カードへの彫刻に際して、Ｘ軸テーブル２５上に支持させたカードに対し調整摘み１２５の回転調節により押え足１２１を当接させる。この当接によりカードから押え足１２１が反力を受け、フローティングベース６３が板ばね６５ａ、６５ｂの弾性力に抗してＺ軸方向上方へ若干退避する。次にＺ軸ステッピングモーター１１の駆動によりタイミングプーリー１９、タイミングベルト２３、タイミングプーリー２１を介してＺ軸送りねじ１３が回転し、昇降ベース２５が下降する。この昇降ベース２５に連動して彫刻ヘッド３全体が下降する。この彫刻ヘッド３の下降はフローティングベース６３の退避量分だけ行われ、スタイラス５７がカードに対して彫刻位置に位置決められる。

【0074】

次いで、後述する通電の切り換えを画像信号に基づいて行わせることで積層したピエゾ素子８７の変位により振動を出力する出力部８９から連結部材９３を介してスタイラスホルダー９７に振動が伝達される。スタイラスホルダー９７の振動によりスタイラス５７が、カードとの間の前記画像信号に基づくＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向への相対動作により前記カードに彫刻することになる。

【0075】

図１２は、実施例に係り、ピエゾ素子を用いた振動アクチュエーターを含む回路の概念図である。

【0076】

前記２台の振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹは、前記のように一方がＺ軸方向に振動を取り出すようにセットされると共に、他方がＺ軸方向に対し直交する例えばＹ軸方向に振動を取り出すようにセットされている。

【0077】

前記振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹは、駆動回路１２７に接続されている。駆動回路１２７は、概念的に示したものであり、画像信号１２９と振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹとの関係を示している。画像信号１２９は、一対の増幅器１３１ａ、１３１ｂに入力される構成となっている。一対の増幅器１３１ａ、１３１ｂは、それぞれ加算回路１３３及び減算回路１３５に接続されている。加算回路１３３は、増幅器１３７ａを介して振動アクチュエーターＰＡＺに接続されている。減算回路１３５は、増幅器１３７ｂを介して振動アクチュエーターＰＡＹに接続されている。

【0078】

そして、前記一方及び他方の振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹへの通電のＯＮ、ＯＦＦ切り換えを画像信号に基づいて行わせる。前記一方の振動アクチュエーターＰＡＺの出力部８９からの振動出力に連動してＺ軸方向に振動するスタイラス５７が、カードとの間の前記画像信号に基づくＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向への相対動作によりカードに彫刻する。この彫刻動作に対し、振動アクチュエーターＰＡＹが、前記画像信号に基づく出力部８９の振動によりスタイラスホルダー９７にＹ軸方向の振動を付加する。

【0079】

この振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹのダブルアクチュエーター方式により高精細な彫刻を行わせることができる。

【0080】

図１３は、ダブルアクチュエーターによるスタイラスの振動と彫刻の方向とを示す概念図である。

【0081】

図１３のように、スタイラス５７に振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹからＺ軸方向の振動及びＹ軸方向の振動が伝達される。このスタイラス５７がＸ軸テーブル４５に支持されたカードＣに対してＸ軸テーブル４５のＸ軸方向への移動により相対的にＸ軸方向に移動するスタイラス５７を画像信号の加算信号レベルに応じてＺ軸方向に振動させる。また、画像信号の互の減算信号の極性に応じてスタイラス５７を、カードＣに沿って彫刻ラインの基準位置に対して交差方向であるＹ軸方向に振動させ、このＹ軸方向振動位置においてＺ軸方向の振幅に対応した幅で彫刻が行われる。

【0082】

ここで、ソレノイドを用いた振動アクチュエーターによる彫刻画像では、背景の白から髪の毛の濃い色に移るときに両者の境目で髪の毛に背景の白の残影が残り、髪の毛の濃い色が本来の色ではなく画像がぼけた。同様に髪の毛の濃い色から顔の薄い色に移るとき両者の境目で顔に髪の毛の濃い色の残影が残り、顔の薄い色が本来の色ではなく画像がぼけた。

【0083】

これに対し、ピエゾ素子を用いた振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹによる彫刻画像では、背景の白から髪の毛の濃い色に移るときに両者の境目で髪の毛に背景の白の残影はほとんど残らず、同様に髪の毛の濃い色から顔の薄い色に移るとき両者の境目で顔に髪の毛の濃い色の残影はほとんど残らなかった。

【0084】

つまり、実施例のピエゾ素子を用いた彫刻画像では、ソレノイドを用いた彫刻画像に比較して高精細な彫刻による画像を得ることができた。

【0085】

加えてダブルの振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹによる画像彫刻は、シングルの振動アクチュエーターによる画像彫刻に比較して高精細となった。この比較については、ソレノイドを用いたダブルの振動アクチュエーターによる画像彫刻の場合で説明する。

【0086】

図１４は、参考例に係り、ソレノイドを用いた振動アクチュエーターを含む回路の概念図である。図１５は、参考例に係り、ソレノイドを用いた振動アクチュエーターを取付ブラケットの一方を取り外して示す側面図である。図１６（Ａ）は、参考例に係り、シングルアクチュエーター方式による彫刻画像の解像度の模式図であり、図１６（Ｂ）は、参考例に係り、ダブルアクチュエーター方式による彫刻画像の解像度の模式図である。図１７（Ａ）は、参考例に係るシングルアクチュエーター方式による彫刻画像の模式図であり、図１７（Ｂ）は、参考例に係るダブルアクチュエーター方式による彫刻画像の模式図である。図１８は、参考例に係り、シングルアクチュエーター方式とダブルアクチュエーター方式とによる彫刻画像のドットイメージと彫刻イメージとの比較の模式図である。図１９は、参考例に係る加算回路及び減算回路の信号の振り分けイメージを示す図表である。図２０（Ａ）は、参考例に係る信号図を説明する図表、図２０（Ｂ）は、既提案に係る対応する彫刻図を説明する図表である。

【0087】

図１４のソレノイドを用いたダブルの振動アクチュエーターの参考例は、図１２のピエゾ素子を用いた振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹに代えてソレノイドを用いた振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹとし、図１２と同様に振動アクチュエーターを２台備える構成としたものである。図１４において図１２と対応する構成部分には同符号を付し、重複した説明は省略する。

【0088】

図１４の２台の振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹの配置は、図１２の実施例の振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹに対応している。２台の振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹは、一方ＳＡＺがＺ軸方向に振動を取り出すようにセットされると共に、他方ＳＡＹがＺ軸方向に対し直交するＹ軸方向に振動を取り出すようにセットされている。

【0089】

前記振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹに対し、連結部材９３を介して連動構成されたスタイラスホルダー９７は、Ｚ軸及びＹ軸方向への振動を許容する棒状の支持ばね１３９ａ、１３９ｂの先端に支持されている。

【0090】

前記振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹは、駆動回路１２７に接続されている。つまり、振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹのコイル１４１が増幅器１３７ａ、１３７ｂに接続されている。

【0091】

図１５のように、ソレノイドを用いた振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹは、固定側の永久磁石１４３及びヨーク１４５と前記コイル１４１とを含むと共に可動子１４７を含んでいる。可動子１４７は、前記ヨーク１４５に４個のばね１４９により支持され前記コイル１４１への通電を正逆切り換えることにより前記ヨーク１４５に対し振動する。可動子１４７は、アーム部１５１を一体に備え、図１４のように振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹそれぞれのアーム部１５１にピン支持ブロック１５３を介して連結部材９３が結合されている。

【0092】

そして、前記一方及び他方の振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹのコイル１４１への通電の切り換えを画像信号に基づいて行わせる。前記一方の振動アクチュエーターＳＡＺの可動子１４７のシーソー運動の振動に連動してＺ軸方向に振動するスタイラス５７が、カードとの間の前記画像信号に基づくＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向への相対動作によりカードに彫刻する。この彫刻動作に対し、他方の振動アクチュエーターＳＡＹが、前記画像信号に基づく可動子１４７のシーソー運動の振動によりスタイラスホルダー９７にＹ軸方向の振動を付加する。

【0093】

この振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹのダブルアクチュエーター方式により振動アクチュエーターＳＡＺのＺ軸方向への振動のみによる彫刻に比較して高精細な彫刻を行わせることができる。

【0094】

前記振動アクチュエーターＳＡＺのみによるシングルアクチュエーター方式の彫刻画像の解像度は、図１６（Ａ）であり、前記振動アクチュエーターＳＡＹを追加したダブルアクチュエーター方式での彫刻画像の解像度は、図１６（Ｂ）となった。つまり、Ｙ軸方向の解像度がｄからｄ１へと倍になった。

【0095】

前記シングルアクチュエーター方式で「Ｗｏｒｌｄ」の文字を彫刻すると、図１７（Ａ）のようになる。前記ダブルアクチュエーター方式で「Ｗｏｒｌｄ」の文字を彫刻すると、図１７（Ｂ）のようになり、ダブルアクチュエーター方式では、高精細な彫刻画像を得ることができた。

【0096】

同様に、「鷙」の文字をダブルアクチュエーター（ダブルソレノイド）とシングルアクチュエーター（シングルソレノイド）とで彫刻し、ドットイメージ及び彫刻イメージを比較すると、図１８のようにダブルアクチュエーターでは、高精細なイメージを得ることができた。

【0097】

前記ダブルアクチュエーター方式で解像度が倍になるメカニズムは以下の通りである。

【0098】

前記振動アクチュエーターＳＡＺのみによるシングルアクチュエーター方式を用いると、１ドット内でのＹ軸方向（列方向）でのスタイラス５７の位置が変わらずにＸ軸方向（行方向）一定の直線上にて画像信号に応じ彫刻を行う。つまり、スタイラス５７は、一定の直線上で深さを変化させながら彫刻することになる。このため、１ドット毎の画像データに濃淡の偏りがあってもドットの列方向中央位置で二値化の濃淡を表現することになる。このため、写真から生成した画像信号において１ドット内で濃淡の中央値が列方向にずれてもシングルアクチュエーター方式のスタイラス５７は、ドットの列方向中央位置でその濃淡を表現しなければならず、列方向の解像度は一定以上にはならない。

【0099】

これに対し、前記振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹによるダブルアクチュエーター方式を用いるとＹ軸方向の振動が付加されるから列方向の解像度を向上させることができる。

【0100】

図１９、図２０により、一例として黒カード彫刻の例を説明する。

【0101】

図１９は、１ドットにおける列方向での信号の振り分けと彫刻との関係を示す。図１９のａ、ｂに０～１を当てた。画像データでは、２５６の諧調値などにすることができる。信号の欄は、彫刻最小単位の色の状態（黒～灰～白）を示す。最小単位を１ドット内で上下２段のａ、ｂに分割し処理する。

【0102】

ａ：信号１ドットの上段を指す。aの「白黒度合い」を数値で示す。０は、真黒、１は、真っ白を意味する。

【0103】

ｂ：信号１ドットの下段を指す。bの「白黒度合い」を数値で示す。０は、真黒、２は、真っ白を意味する。

【0104】

ａ+ｂ：彫刻１ドットの「彫刻深さ」を数値で示す。０は、彫刻なし、２ は、最深を意味する。深さに対しては振動アクチュエーターＰＡＺが動作する。

【0105】

ａ－ｂ：彫刻１ドットの「偏移位置」を数値で示す。０は、中心、＋1は、最上位置、－1は、最下位置を意味する。偏移に対してはて振動アクチュエーターＰＡＹが動作する。

【0106】

したがって、図２０（Ａ）の信号に対し、図２０（Ｂ）のような彫刻が１ドット毎に行われる。例えば、信号が１ドットの上段及び下段共に真黒（０，０）であるとき（図２０（Ａ）の上段１列目）、彫刻及び偏移ともになし（０，０）である（図２０（Ｂ）の上段１列目）。信号が１ドットの上段が真白、下段が真黒（１，０）であるとき（図２０（Ａ）の上段２列目）、彫刻深さは１、偏移は１となり（１，１）である。つまり、１ドットの上段が深さ１で彫刻される。以下、図２０の上段３列目、及び下段１～３列目の対応関係も同様である。

【0107】

このようにして、１ドット内の画像データの濃淡の偏りを見込んで加算回路１３３及び減算回路１３５を機能させ、信号の振り分けにより振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹを動作させることで、１ドット内でのスタイラス５７の位置、彫刻深さを制御し、列方向の解像度を向上させることができる。

【0108】

なお、スタイラス５７が１ドット内で位置を列方向に変化させて彫刻すると、列方向でドットの範囲が隣のドット領域に及ぶ恐れがある。この場合は、そのままでも彫刻画像に問題はないが、スタイラス５７の１ドット内での位置変更制御をキャンセルして列方向でドットの範囲が隣のドット領域に及ばないようにすることもできる。

【0109】

以上により、ダブルアクチュエーター方式では、より高精細な彫刻画像を得ることができる。

【0110】

一方、ソレノイドを用いた振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹは、振動を出力する可動子１４７がばね１４９によりヨーク１４５に支持されているため、コイル１４１への通電の切り換え時にばねの残存振動や共振によりスタイラスを正確に駆動することに限界があり、彫刻画像の精度向上に影響がった。

【0111】

図２１は、参考例に係り、ソレノイドを用いた振動アクチュエーター単体での振動評価結果の三角波特性を示すグラフである。図２２は、参考例に係り、ソレノイドを用いた振動アクチュエーター単体での振動評価結果のバースト波特性を示すグラフである。図２３は、参考例に係り、ソレノイドを用いた振動アクチュエーター単体での振動評価結果のヒステリシス特性を示すグラフである。図２４は、参考例に係り、ソレノイドを用いた振動アクチュエーター単体での振動評価結果の共振特性を示すグラフである。

【0112】

図２１～図２４の何れのグラフにおいても上下三段の波形は、各上段から画像データを電気信号に変換した駆動用の画像信号、駆動信号を増幅して変換した電圧信号、電圧信号により駆動されたソレノイドの実働波形である。

【0113】

図２１のように、振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹの振動出力の振幅は、５５μｍである。図２２のように、振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹへの駆動信号がなくなっても振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹの実働波形は、ばね１４９による残存波形を含むことになる。また、図２３のようにヒステリシスによって本来同一であるべき動作位置が信号の増減方向によって相違を生じΔαの差が出る。さらに図２４のように、振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹにばね６７による共振を生じている。

【0114】

この図２１～図２４での説明のように、ソレノイドを用いた振動アクチュエーターＳＡＺ、ＳＡＹでは可動子１４７を支持するばね１４９の影響によりスタイラス５７を正確に駆動することに限界があった。

【0115】

これに対しピエゾ素子を用いた振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹは、可動部を支持する大型のばねを用いないのでスタイラス５７を正確に駆動することができ、ダブルの振動アクチュエーターＰＡＺ、ＰＡＹによる駆動と相俟って画像彫刻を高精細にすることができる。

【符号の説明】

【0116】

符号
１ 画像彫刻装置
３ 彫刻ヘッド
５７ スタイラス
５９、６１ 位置決めブラケット
６３ フローティングベース
８７ ピエゾ素子
８９ 出力部
９３ 連結部材
９７ スタイラスホルダー
９９ 支持ばね
１００ 固定部
１０１ Ｚ軸支持ばね部
１０３ Ｙ軸支持ばね部
１２１ 押え足（押え体）
Ｃ カード（被彫刻媒体）
ＰＡＺ ピエゾ素子を用いた振動アクチュエーター（Ｚ軸振動アクチュエーター）
ＰＡＹ ピエゾ素子を用いた振動アクチュエーター（Ｙ軸振動アクチュエーター）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】