JP2009207955A - 振動発生装置、画像彫刻装置、及び振動発生装置のバネ - Google Patents

Abstract

【課題】微細な振動に的確に対応可能とする。
【解決手段】永久磁石側２３の対向する両極部３５ａ，３７ａ間にコイル３９及び可動子４７からなる電磁石側２５の極部４７ａ，４７ｂが隙間を有して配置され、永久磁石側２３に対して電磁石側２５をバネ２７によりフローティング支持し、バネ２７を、一側に尖端部２７ａを備えると共に他側に円弧状部２７ｂを備える断面水滴形に屈曲形成し、バネ２７の尖端部２７ａ側は、永久磁石側２３に支持されると共に、バネ２７の円弧状部２７ｂ側が電磁石側２５の可動子４７を支持し、電磁石側２５への通電を正逆切り換えることにより電磁石側２５を振動させることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、彫刻針と被彫刻板との相対動により被彫刻板へ彫刻を行わせるものなどに供される振動発生装置、画像彫刻装置、及び振動発生装置のバネに関する。

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知られている（例えば、特許文献１）。

このような画像彫刻装置は、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彫刻針により微細彫刻を行ない、写真や図形等の画像を媒体上に生成するものである。

前記彫刻針に振動を与える振動発生装置には、弾性体としてコイルばね等が用いられており、微細な振動に弾性体が対応できず、正確な微細彫刻等に限界を招いていた。
特開２００２−８６９９３号公報

解決しようとする問題点は、彫刻針に振動を与える振動発生装置には、弾性体としてコイルばね等が用いられており、微細な振動に対応できず、正確な微細彫刻等に限界を招いていた点である。

本発明は、微細な振動に的確に対応可能とするため、固定側に支持された永久磁石側又は電磁石側の対向する両極部間に電磁石側又は永久磁石側の極部が隙間を有して配置され、前記永久磁石側又は電磁石側に対して前記電磁石側又は永久磁石側をバネによりフローティング支持し、前記バネを、一側に尖端部を備えると共に他側に円弧状部を備える断面水滴形に屈曲形成し、前記バネの尖端部側は、前記永久磁石側又は電磁石側に支持されると共に、前記バネの円弧状部側が前記電磁石側又は永久磁石側を支持し、前記電磁石又は永久磁石側への通電を正逆切り換えることにより前記電磁石側又は永久磁石側を振動させることを振動発生装置の最も主要な特徴とする。

コイルへの通電の切り換えを彫刻信号に基づいて行わせ前記電磁石側に連動構成された彫刻針により被彫刻媒体を彫刻することを画像彫刻装置の最も主要な特徴とする。

一側に尖端部を備えると共に他側に円弧状部を備える断面水滴形に屈曲形成したことを振動発生装置のバネの最も主要な特徴とする。

本発明の振動発生装置は、微細な振動に的確に対応可能とするため、固定側に支持された永久磁石側又は電磁石側の対向する両極部間に電磁石側又は永久磁石側の極部が隙間を有して配置され、前記永久磁石側又は電磁石側に対して前記電磁石側又は永久磁石側をバネによりフローティング支持し、前記バネを、一側に尖端部を備えると共に他側に円弧状部を備える断面水滴形に屈曲形成し、前記バネの尖端部側は、前記永久磁石側又は電磁石側に支持されると共に、前記バネの円弧状部側が前記電磁石側又は永久磁石側を支持し、前記電磁石又は永久磁石側への通電を正逆切り換えることにより前記電磁石側又は永久磁石側を振動させる。

このため、バネが微細な振動に対応することができ、微細な振動を出力することが可能となる。

コイルへの通電の切り換えを彫刻信号に基づいて行わせ前記電磁石側に連動構成された彫刻針により被彫刻媒体を彫刻する。

このため、正確な微細彫刻等を可能とする。

一側に尖端部を備えると共に他側に円弧状部を備える断面水滴形に屈曲形成した。

このため、微細な振動に的確に対応可能となる。

微細な振動に的確に対応可能とするという目的を、断面水滴形のバネにより実現した。

図１は、本発明の実施例１に係る画像彫刻装置の外観を示す概略斜視図、図２は、画像彫刻装置の主要部を示す斜視図である。

図１，図２のように画像彫刻装置１は、制御装置等が格納されている装置本体３を有し、装置本体３の上部に、Ｘ軸テーブル（彫刻テーブル）５、Ｙ軸テーブル（図示せず）、Ｚ駆動機構等を備えている。

Ｘ軸テーブル（彫刻テーブル）５は、被彫刻媒体を載置固定してＸ軸方向（横方向）に往復移動させる。Ｙ軸テーブル（明示せず）は、Ｘ軸方向に対して直交するＹ軸方向に彫刻テーブル５を往復移動させる。Ｚ軸機構は、彫刻ヘッド７等を備え、彫刻ヘッド７を上下方向に移動させる。

前記彫刻ヘッド７は、彫刻針を有し、入力される画像信号（彫刻信号）に基づいて彫刻針を振動させ、被彫刻媒体に画像を彫刻する。

この彫刻ヘッド７は、その後方に配設されているＺ軸駆動部９が有するステッピングモータ、タイミングベルト、ボールねじ等の駆動機構により上下動可能に、又、その下に配設されているＹ軸駆動部１１により駆動されるＹ軸テーブルによって前後方向の移動が可能になっている。

前記彫刻ヘッド７の前方にＸ軸駆動装置１３が配設されている。このＸ軸駆動装置１３は、往復運動機構（Ｘ軸駆動部）１５と、該機構１５上に載設され、横方向（Ｘ軸方向）に往復移動（運動）される彫刻テーブル１７とで構成されている。この
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には、彫刻テーブル１７にパスポート等の小冊子状の被彫刻媒体１９が保持固定されている状態を示している。

前記彫刻ヘッド７には、図３、図４のような振動発生装置２１が設けられている。図３は、振動発生装置の一部を省略した正面図、図４は、同平面図である。

図３，図４のように、振動発生装置２１は、永久磁石側２３に対して電磁石側２５がバネ２７によりフローティング支持されたことを主要な構成とする。

図５は、永久磁石に係り、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、一部省略正面図である。

図３〜図５のように、前記永久磁石側２３は、磁石ブロック２９及びヨーク３１からなっている。磁石ブロック２９は、直方体形状に形成され、３個が上下に積層されている。ヨーク３１は、複数枚のヨークプレート３３が横方向に積層されたものであり、上部３５及び下部３７の各一端が磁石ブロック２９の上下に結合され、同他端の上下に、対向する永久磁石側２３の両極部３５ａ，３７ｂが二対備えられている。

永久磁石側２３は、ヨーク３１の中央部に前記電磁石側２５のコイル３９側を振動可能に収容するコイル収容空間部４１が備えられている。コイル収容空間部４１は、上下部４１ａ，４１ｂが円弧の上下長穴状に形成され、ヨークプレート３３の積層方向に貫通形成されている。このコイル収容空間部４１の両側に前記永久磁石側２３の対向する両極部３５ａ，３７ａを二対備えた構成となっている。

前記永久磁石側２３に、前記バネ２７の尖端部２７ａ側を嵌合支持させる尖端支持凹部４３が設けられている。尖端支持凹部４３の形状は、バネ２７の尖端部２７ａ側の外形に対応し、尖端部２７ａを隙間無く嵌合支持させる構成となっている。

この永久磁石側２３には、一対の取付ブラケット４５が取り付けられ、取付ブラケット４５の締結部４５ａが、固定側である彫刻ヘッド７のベースに締結固定されている。

図６（ａ）は、コイルの平面図、（ｂ）は、同概略側面図、図７（ａ）は、可動子の平面図、（ｂ）は、同概略正面図である。

図３〜図７のように、電磁石側２５は、前記コイル３９に可動子４７が嵌合して取り付けられたものである。

図６のように、コイル３９は、中央の嵌合孔４９の回りに巻かれており、配線５１、５３が、制御部側の駆動回路に接続されている。

図７のように、前記可動子４７は、複数枚の可動子プレート５５が前記ヨークプレート３３の積層方向と同方向へ積層されたものであり、中央の嵌合部５７の両側に両極部４７ａ，４７ｂが形成されている。可動子４７の嵌合部５７が、コイル３９の嵌合孔４９に嵌合する。嵌合孔４９及び嵌合部５７間は、僅かな隙間を備えているが、両者間を接着剤などで固定することも可能である。

こうして、コイル３９の両側に両極部４７ａ，４７ｂが突出されている。この両極部４７ａ，４７ｂは、前記永久磁石側２３の両極部間にそれぞれ上下の隙間を有して配置されている。

前記可動子４７には、前記バネ２７の円弧状部２７ｂを嵌合支持させる円弧面５９が嵌合部５７の両側に上下４カ所に形成されている。

可動子の幅方向中央（図７の上下部中央）には、一対の板状の支持アーム６１を介してピン支持ブロック６３が取り付けられ、ピン支持ブロック６３に支持ピン６５の上端が固定されている。支持ピン６５の下端には、図示しない彫刻針を取り付けた図示しない針支持ブロックが固定されている。針支持ブロックは、彫刻ヘッド７のベース側に板バネなどにより支持され動きがガイドされている。

図８は、バネに係り、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図である。

図３のように、バネ２７は、永久磁石側２３のコイル収容空間部４１及び二対の両極部３５ａ，３７ａ間と前記電磁石側２５の可動子４７のコイル３９両側との間の４カ所に対称に配置されている。

図３，図８のように、バネ２７は、板ばねで線対称の断面水滴形に形成され、一側に前記尖端部２７ａを備えると共に他側に前記円弧状部２７ｂを備えている。尖端部２７ａは、板ばねを屈曲形成した突き合わせ部となっている。尖端部２７ａは、前記永久磁石側２３の尖端支持凹部４３にほぼ隙間無く嵌合する形状であり、円弧状部２７ｂは、前記電磁石側２５の円弧面５９にほぼ隙間無く嵌合する曲率を有している。

バネ２７が尖端支持凹部４３及び円弧面５９間に介設されると、バネ２７の対称線が、４５°斜めとなるように設定は位置されることになる。

このバネ２７は、尖端部２７ａの両側部２７ｃが円弧状部２７ｂ側に対し突出するように長く形成されている。従って、尖端部２７ａ側を永久磁石側２３の尖端支持凹部４３に確実に支持させながら、円弧状部２７ｂを、電磁石側２５の円弧面５９に確実に当接させることができる。

図９は、永久磁石側２３の磁極を示し、図１０は、電磁石側２５の磁極の切り換えを示す説明図である。

図９のように、磁石ブロック２９の上部がＮ極、下部がＳ極であるとすると、両極部３５ａ，３７ｂは、それぞれＮ極，Ｓ極となる。

これに対し、コイル３９への通電を正逆切り換えると両極部４７ａ，４７ｂが、図１０のように（Ｓ極，Ｎ極）、（Ｎ極，Ｓ極）となるように交互に切り換えられる。この切り換えにより、両極部４７ａ，４７ｂが（Ｓ極，Ｎ極）であると極部４７ａが永久磁石側２３の極部３５ａのＮ極に引き付けられると共に極部４７ｂが永久磁石側２３の極部３７ａのＳ極に引き付けられる。両極部４７ａ，４７ｂが（Ｎ極，Ｓ極）に切り換えられると極部４７ａが永久磁石側２３の極部３７ａのＳ極に引き付けられると共に極部４７ｂが永久磁石側２３の極部３５ａのＮ極に引き付けられる。

このような永久磁石側２３及び電磁石側２５間の作用により電磁石側２５が、微小に揺動回転する。

この揺動回転時に、バネ２７が電磁石側２５の円弧面５９から荷重を受けて断面を変形させるように撓み、円弧面５９からの荷重が解放されると断面形状を復帰させるように円弧面５９を付勢する。

従って、小型のバネ２７でも電磁石側２５の微小な揺動回転に的確に追従し、電磁石側２５の微小振動を付勢することができる。

しかも、４個のバネ２７が、線対称で４５に配置され、バネ２７の付勢力が円弧面５９に電磁石側２５の揺動回転方向に均一に作用させることが可能となり、微小揺動振動に対して的確な付勢力を働かせることができる。

このような微小振動は、支持アーム６１を介してピン支持ブロック６３、支持ピン６５へと伝達され、コイル３９への通電の切り換えを彫刻信号に基づいて行わせることで、画像データを電気信号に変換した信号に基づいて彫刻針を振動させることにより微細彫刻を確実に行わせることができる。
［実施例の効果］
本発明実施例の画像彫刻装置１は、永久磁石側２３の対向する両極部３５ａ，３７ａ間にコイル３９及び可動子４７からなる電磁石側２５の極部４７ａ，４７ｂが隙間を有して配置され、前記永久磁石側２３に対して前記電磁石側２５をバネ２７によりフローティング支持し、前記バネ２７を、一側に尖端部２７ａを備えると共に他側に円弧状部２７ｂを備える断面水滴形に屈曲形成し、前記バネ２７の尖端部２７ａ側は、前記永久磁石側２３に支持されると共に、前記バネ２７の円弧状部２７ｂ側が前記電磁石側２５の可動子４７を支持し、前記電磁石側２５への通電を正逆切り換えることにより前記電磁石側２５を振動させる。

このため、小型のバネ２７でも電磁石側２５の微小な揺動回転に的確に追従し、電磁石側２５の微小振動を付勢することができる。従って、コイル３９への通電の切り換えを彫刻信号に基づいて行わせることで、画像データを電気信号に変換した信号に基づいて彫刻針を振動させることにより微細彫刻を確実に行わせることができる。

前記永久磁石側２３は、中央部に前記電磁石側２５のコイル３９部を振動可能に収容するコイル収容空間部４１を備えると共に、このコイル収容空間部４１の両側に前記対向する永久磁石側２３の両極部３５ａ，３７ａを一対備え、前記電磁石側２５の可動子４７は、前記コイル３９の両側に両極部４７ａ，４７ｂが突出されて前記永久磁石側２３の両極部３５ａ，３７ａ間にそれぞれ配置された。

このため、コイル３９への通電の切り換えにより微細彫刻をより確実に行わせることができる。

前記永久磁石側２３のコイル収容空間部４１及び一対の両極部３５ａ，３７ａ間と前記電磁石側２５の可動子４７のコイル３９両側との間の４カ所に前記バネ２７を対称に配置した。

このため、電磁石側２５の微小な揺動振動に対して４カ所のバネ２７により均一の取れた付勢力を介して確実に微小振動させることができ、微細彫刻をより確実に行わせることができる。

前記永久磁石側２３に、前記バネ２７の尖端部２７ａ側を嵌合支持させる尖端支持凹部４３を設け、前記電磁石側２５の可動子４７に、前記バネ２７の円弧状部２７ｂを嵌合支持させる円弧面５９を設けた。

このため、バネ２７により電磁石側２５の支持を正確に行わせ、無駄のない確実な微小振動を可能とする。
［その他］
前記永久磁石側２３と電磁石側２５との配置を換え、電磁石側２５の極部間に永久磁石側２３の極部を介設してフローティング支持し、永久磁石側２３を微小振動させる構成にすることも可能である。

前記バネ２７は、断面水滴形に形成されるものであれば、尖端部２７ａ及び円弧状部２７ｂを同一長さに形成する等、形状は自由に選択できる。

画像彫刻装置の外観を示す概略斜視図である。（実施例１） 画像彫刻装置の主要部を示す斜視図である。（実施例１） 振動発生装置の一部を省略した正面図である。（実施例１） 振動発生装置の一部を省略した平面図である。（実施例１） 永久磁石に係り、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、一部省略正面図である。（実施例１） （ａ）は、コイルの平面図、（ｂ）は、同概略側面図である。（実施例１） （ａ）は、可動子の平面図、（ｂ）は、同概略正面図である。（実施例１） バネに係り、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図である。（実施例１） 永久磁石側の磁極を示す説明図である。（実施例１） 電磁石側の磁極の切り換えを示す説明図である。（実施例１）

符号の説明

１ 画像彫刻装置
２３ 永久磁石側
２５ 電磁石側
２７ バネ
２７ａ 尖端部
２７ｂ 円弧状部
３５ａ，３７ａ 極部
４７ 可動子
４７ａ，４７ｂ 極部

Claims (8)

1. 固定側に支持された永久磁石側又は電磁石側の対向する両極部間に電磁石側又は永久磁石側の極部が隙間を有して配置され、
   前記永久磁石側又は電磁石側に対して前記電磁石側又は永久磁石側をバネによりフローティング支持し、
   前記バネを、一側に尖端部を備えると共に他側に円弧状部を備える断面水滴形に屈曲形成し、
   前記バネの尖端部側は、前記永久磁石側又は電磁石側に支持されると共に、前記バネの円弧状部側が前記電磁石側又は永久磁石側を支持し、
   前記電磁石又は永久磁石側への通電を正逆切り換えることにより前記電磁石側又は永久磁石側を振動させる、
   ことを特徴とする振動発生装置。
2. 固定側に支持された永久磁石側の対向する両極部間にコイル及び可動子からなる電磁石側の極部が隙間を有して配置され、
   前記永久磁石側に対して前記電磁石側をバネによりフローティング支持し、
   前記バネを、一側に尖端部を備えると共に他側に円弧状部を備える断面水滴形に屈曲形成し、
   前記バネの尖端部側は、前記永久磁石側に支持されると共に、前記バネの円弧状部側が前記電磁石側の可動子を支持し、
   前記電磁石側への通電を正逆切り換えることにより前記電磁石側を振動させる、
   ことを特徴とする振動発生装置。
3. 請求項２記載の振動発生装置であって、
   前記永久磁石側は、中央部に前記電磁石側のコイル部を振動可能に収容するコイル収容空間部を備えると共に、このコイル収容空間部の両側に前記対向する永久磁石側の両極部を一対備え、
   前記電磁石側の可動子は、前記コイルの両側に両極部が突出されて前記永久磁石側の両極部間にそれぞれ配置された、
   ことを特徴とする振動発生装置。
4. 請求項３記載の振動発生装置であって、
   前記永久磁石側のコイル収容空間部及び二対の両極部間と前記電磁石側の可動子のコイル両側との間の４カ所に前記バネを対称に配置した、
   ことを特徴とする振動発生装置。
5. 請求項２〜４の何れかに記載の振動発生装置であって、
   前記永久磁石側に、前記バネの尖端部側を嵌合支持させる尖端支持凹部を設け、
   前記電磁石の可動子に、前記バネの円弧状部を嵌合支持させる円弧面を設けた、
   ことを特徴とする振動発生装置。
6. 請求項２〜５の何れかに記載の振動発生装置を備えた画像彫刻装置であって、
   前記コイルへの通電の切り換えを彫刻信号に基づいて行わせ前記電磁石側に連動構成された彫刻針により被彫刻媒体を彫刻する、
   ことを特徴とする画像彫刻装置。
7. 一側に尖端部を備えると共に他側に円弧状部を備える断面水滴形に屈曲形成した、
   ことを特徴とする振動発生装置のバネ。
8. 請求項７記載の振動発生装置であって、
   前記尖端部側が円弧状部側に対して両側に突出するように長く形成された、
   ことを特徴とする振動発生装置のバネ。

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