JP2016172285A - 保護囲い、レーザ照射システム - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光の漏れを低減可能な保護囲いを提供すること。【解決手段】レーザ装置から出射されるレーザ光の光路を囲う保護囲いであって、前記保護囲いが、前記レーザ装置から出射された前記レーザ光が入射する入射開口部と、前記レーザ光を搬送される被照射体に向けて出射する出射開口部と、を有し、前記保護囲いから漏れるレーザ光の強度を低減する漏れ防止手段を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、保護囲い及びレーザ照射システムに関する。

従来、コンベア式物流システムでは、例えば、コンベアにより搬送されてきた搬送物（荷物や容器）に、配送先やバーコード等の必要な情報が印字された粘着性ラベルをオートラベラで貼り付けて、搬送物を識別可能にしている。

近年、省資源、環境保護の観点から、熱で発色及び消色する可逆性感熱記録媒体がコンベア式物流システムの搬送容器用ラベルとして応用されはじめ、レーザ装置を用いて非接触で搬送物（被照射体）に印字を行うシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このようなシステムのラベル印字で使用されるレーザ光は、非常に強力で直接人体の皮膚や目に当ると火傷や失明の危険がある。そのため、印字中にレーザ装置に人が近寄るような作業環境では、人体へのレーザ被爆が安全なレベルになるように、保護囲いが設けられている。

従来の保護囲いは、コンベア上を搬送される搬送物及びコンベア全体を覆うような大型なもので、既存のコンベアシステムのオートラベラとレーザ装置を置き換える場合に設置スペースが足りない、設置工数が大きいという問題があった。又、従来の保護囲いは、搬送物の大きさ、コンベアの幅や高さがユーザによって異なることから、一品一様の設計が必要で、汎用性に乏しいという問題があった。そこで、小型で汎用性の高い、保護囲いが検討されている。

しかしながら、小型の保護囲いでは、搬送物及びコンベア全体を覆うことが困難であるため、保護囲いからレーザ光が漏れるおそれがある。

本発明は、レーザ光の漏れを低減可能な保護囲いを提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としての本発明の保護囲いは、レーザ装置から出射されるレーザ光の光路を囲う保護囲いであって、前記保護囲いが、前記レーザ装置から出射された前記レーザ光が入射する入射開口部と、前記レーザ光を搬送される被照射体に向けて出射する出射開口部と、を有し、前記保護囲いから漏れるレーザ光の強度を低減する漏れ防止手段を備えていることを特徴とする保護囲いである。

開示の技術によれば、レーザ光の漏れを低減可能な保護囲いを提供できる。

第１の実施の形態に係るレーザ照射システムの一例を示す斜視図である。 保護囲いの長さを調節する機構の一例を示す図である。 保護囲いの長さを調節する機構の他の一例を示す図である。 レーザ光の反射率を低減する方法の一例について説明する図である。 レーザシャッタの一例について説明する図である。 コンテナセンサのＯＮ／ＯＦＦとレーザシャッタの開閉との関係の一例を示す図である。 マーカの構成の一例を示す図である。 消去機の構成の一例を示す図である。 リライタブルラベルの発色状態及び消色状態について説明する図である。 フランジ状のレーザ反射吸収板について説明する図（その１-１）である。 フランジ状のレーザ反射吸収板について説明する図（その１-２）である。 フランジ状のレーザ反射吸収板について説明する図（その２-１）である。 フランジ状のレーザ反射吸収板について説明する図（その２-２）である。 第３の実施の形態に係るレーザ照射システムの一例を示す斜視図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

被照射体はレーザ装置によりレーザ光が照射される物体であり、プラスチックのコンテナやダンボール箱、紙箱、木箱、金属のパレット等が挙げられる。

記録媒体はレーザを吸収し画像を形成可能な物であり、リライタブル材料を塗布したシートや被照射体に塗布した部分を指す。又、被照射体形成材料がレーザを吸収し画像を形成できる場合、被照射体を記録媒体と考えることができる。

〈第１の実施の形態〉
［レーザ照射システムの全体構成］
図１は、第１の実施の形態に係るレーザ照射システムを例示する斜視図である。図１を参照するに、レーザ照射システム１は、レーザ装置１０（消去機１１及びマーカ１２）と、保護囲い２０と、搬送装置（図示せず）と、制御装置（図示せず）と、レーザ終端板３００とを有する。

レーザ装置１０は、消去機１１と、マーカ１２とを有する。保護囲い２０は、保護囲い２１と、保護囲い２２とを有する（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。なお、保護囲い２１及び２２は、便宜上別符号としているが、同一の構造としてもよい。搬送装置（図示せず）は、コンベア３１と、ストッパ３２とを有する。制御装置（図示せず）は、コンベア制御装置４１と、ホストコンピュータ４２とを有する。

レーザ終端板３００はレーザの進行を食い止めるもので、その大きさはレーザ装置１０のレーザ振り角とレーザ装置１０との距離により決定される。レーザ終端板３００は、被照射体が無い時にレーザ装置１０から誤ってレーザが出射されたときの安全性を高める。なお、図１では、便宜上、消去機１１及びマーカ１２を透明に描いている。

レーザ照射システム１において、コンベア３１（ローラコンベア）は、コンベア制御装置４１により制御される。コンベア３１は、消去機１１の上流（搬送方向の上流）、消去機１１の前方（出射方向の前方）、マーカ１２の前方（出射方向の前方）、マーカ１２の下流（搬送方向の下流）で制御区画が分かれている。

コンベア制御装置４１は、例えば、センサで被照射体（管理対象物）であるコンテナ５００の有無を判定し、夫々の区画のコンベア３１の発進や停止を制御する。これにより、前のコンテナ５００に追突しないようにコンテナ５００を搬送したり、消去機１１やマーカ１２の前方で停止させたりすることができる。

コンテナ５００を消去機１１やマーカ１２の前方で精度よく停止させるために、コンベア３１に上下動可能なストッパ３２を設けると好適である。この場合、コンベア３１を搬送するときにはストッパ３２を下げ、コンベア３１を停止させるときにはストッパ３２をタイミングよく上げるように、コンベア制御装置４１で制御する。

これにより、コンベア３１を停止させるときに、コンベア３１の前面の下方がストッパ３２に押し当てられるため、コンテナ５００を消去機１１やマーカ１２の前方で精度よく停止させることができる。但し、コンテナ５００の移動距離を精度よく制御できるサーボモータ等を用いたベルトコンベア等の場合には、ストッパ３２を設けなくてもよい。

コンテナ５００の側面には、記録媒体であるリライタブルラベル６００が貼り付けられている。リライタブルラベル６００は、レーザ光を吸収した際に発する熱で視認画像の印字及び消去が繰返し行えるラベルである。リライタブルラベル６００には、コンテナ５００の内容や行き先等を印字することができる。リライタブルラベル６００は、例えば、可逆性感熱記録媒体である。

レーザ装置１０は、コンベア３１に対して所定の位置関係で配されており、非接触でリライタブルラベル６００に印字又は消去を行うことができる。具体的には、消去機１１は、リライタブルラベル６００にレーザ光を照射し、印字された文字等を消去することができる。又、マーカ１２は、リライタブルラベル６００にレーザ光を照射し、文字等を印字することができる。

消去機１１やマーカ１２はコンベア制御装置４１に接続されている。コンベア制御装置４１は、消去機１１の前方にコンテナ５００が停止した場合に消去開始信号を出力し、マーカ１２の前方にコンテナ５００が停止した場合に印字開始信号を出力するように制御することができる。コンベア３１の搬送精度や印字内容によっては、コンテナ５００を移動させながら消去又は印字することも可能である。

マーカ１２はホストコンピュータ４２にも接続されている。ホストコンピュータ４２は、マーカ１２による印字が終了したか否かを監視しながら、印字に必要なデータをマーカ１２に順次送信することができる。

又、本発明に適用されるレーザ装置は、上述したリライタブルラベルの発色状態と消色状態を繰り返すレーザ装置に限らず、ラベルに一度だけ発色させるレーザ装置に対するレーザ保護囲いにも適用することができる。又、被照射体にレーザ光を照射し切削、切断、彫刻、マーキングするレーザ加工機を囲うレーザ保護囲いにも適用することができる。

消去機１１とコンテナ５００との間にはレーザ安全カバーである保護囲い２１が配置されている。保護囲い２１は、消去機１１とコンテナ５００との間のレーザ光の光路を囲うようにダクト状（管状）に形成されており、両端部が開口している。保護囲い２１の消去機１１側の入射開口部は、消去機１１と接した状態で固定されており、消去機１１からのレーザ光が入射する入射口となる。保護囲い２１のコンテナ５００側の出射開口部は、リライタブルラベル６００に対してレーザ光が出射される出射口となる。消去機１１の出射開口部とコンテナ５００の側面との間には隙間（例えば、数ｍｍ程度）が形成されている。

マーカ１２とコンテナ５００との間にはレーザ安全カバーである保護囲い２２が配置されている。保護囲い２２は、マーカ１２とコンテナ５００との間のレーザ光の光路を囲うようにダクト状（管状）に形成されており、両端部が開口している。保護囲い２２のマーカ１２側の入射開口部は、マーカ１２と接した状態で固定されており、マーカ１２からのレーザ光が入射する入射口となる。

前記接した状態は、そこからの漏れ光が小さく安全なレベルであれば近接した状態であってもよい。

保護囲い２２のコンテナ５００側の出射開口部は、リライタブルラベル６００に対してレーザ光が出射される出射口となる。マーカ１２の出射開口部とコンテナ５００の側面との間には隙間（例えば、数ｍｍ程度）が形成されている。

保護囲い２１及び２２の光路方向の長さは、レーザ光の拡散を低減するために、コンテナ５００の搬送を繰返し行った場合にもコンテナ５００に接触せず、かつ、コンテナ５００の側面との隙間がなるべく小さくなるように設定することが好ましい。

保護囲い２１及び２２の出射開口部の大きさは、リライタブルラベル６００の印字領域より大きければ任意の大きさとしてよいが、汎用性を持たせるために、リライタブルラベル６００全体よりも大きくし、コンテナ５００の側面より小さくすることが好ましい。

複数のレーザ照射システムで共通利用できるような汎用性を持たせるために、図２Ａ及び図２Ｂに示すような保護囲い２１及び２２の長さを調節する機構を設けてもよい。図２Ａは、保護囲い２１及び２２の長さを調節する機構の一例として、保護囲い２１及び２２をレーザ光の出射方向にスライド可能な２重構造とする例を示している。又、図２Ｂは、保護囲い２１及び２２の長さを調節する機構の他の例として、保護囲い２１及び２２のレーザ光の出射方向の少なくとも一部に伸縮可能な蛇腹構造を設ける例を示している。

このように、保護囲い２１及び２２は、コンテナ５００とレーザ装置１０との間のレーザ光の光路のみを囲う構成であるため、従来の、コンベア上を搬送される被照射体及びコンベア全体を覆う構成の保護囲いと比べて、大幅に小型化できる。具体的には、従来の保護囲いに比べて、体積を１００分の１以下にできる。そのため、保護囲いの設置スペースを低減できる。又、小型で取り扱いが簡単になることから、保護囲いの設置工数を低減できる。

又、基本的なレーザ光の光路条件はレーザ装置１０の仕様で決まり、コンベア３１の幅や高さ、及びコンテナ５００の幅や高さに影響されない。そのため、レーザ装置１０を用いる限り、コンテナやコンベアの大きさが異なるシステムでも、保護囲い２１及び２２を共通に使用でき、保護囲いの汎用性や量産性を向上できる。

［レーザ光の漏れ防止手段］
保護囲い２１及び２２は、コンテナ５００とレーザ装置１０との間のレーザ光の光路のみを囲う構成である。そのため、コンベア３１上を搬送されるコンテナ５００と接触しないようにするため、保護囲い２１及び２２とコンテナ５００の対向面間に隙間が必要であり、この隙間から反射光や散乱光が漏れるおそれがある。

一般的には、この隙間を小さくすれば漏れ光を抑制できるが、コンテナ５００の搬送位置精度から、ある程度の隙間を許容する必要がある。そこで、消去機１１の出射開口部とコンテナ５００の側面との隙間から漏れるレーザ光の漏れ光強度を低減するために、保護囲い２１にレーザ光の漏れ防止手段を設けることが好ましい。同様に、マーカ１２の出射開口部とコンテナ５００の側面との隙間から漏れるレーザ光の漏れ光強度を低減するために、保護囲い２２にレーザ光の漏れ防止手段を設けることが好ましい。ここで、保護囲い２１及び２２から漏れるレーザ光の漏れ光強度は、例えば、ＩＥＣ６０８２５−１及びＪＩＳ Ｃ ６８０２で定めるクラス１以下、具体的には波長が９８０ｎｍの場合は１,３９０μＷ以下であることが好ましい。

レーザ装置から照射されたレーザの１次反射光、２次反射光等の反射光が保護囲いの開口部から外に放出される光を漏れ光とし、漏れ光強度は、例えばレーザパワー測定器（オフィール社製ディスプレイ；製品名Ｖｅｇａ）を用い、パワーセンサの受光面に漏れ光を照射し、パワーセンサに接続したディスプレイの表示を読み取ることによって測定する。保護囲いの出射開口部と被照射体との隙間から１０ｃｍ程度の距離で位置を変え、複数点を測定する。パワーセンサの受光面は隙間方向に向け、消去又は印字を行いディスプレイに表示される最大値を読み取ることを繰り返す。

保護囲い２１及び２２の漏れ防止手段の一例として、保護囲い２１及び２２の内面に施す、レーザ光を吸収して反射率を低減する黒色処理を挙げることができる。具体的には、レーザ光の漏れ光強度を低減するために、保護囲い２１の内面は、消去機１１のレーザ波長において反射率を一桁程度に低くするように構成することが好ましい。同様に、保護囲い２２の内面は、マーカ１２のレーザ波長において反射率を一桁程度に低くするように構成することが好ましい。

例えば、消去機１１及びマーカ１２のレーザ波長を９８０ｎｍ付近の近赤外線とした場合には、図３の（１）に示すように、内面に黒色のアルマイト処理を施しても反射率は約６０％程度までしか下がらない。そこで、保護囲い２１及び２２の漏れ防止手段として、内面にカーボンを主体とするつや消しの黒色塗装を施すことが安価で効果的である。この場合、保護囲い２１及び２２の内面がレーザ光を吸収するため、図３の（２）に示すように、レーザ光の反射率を５％以下程度に低減することができる。

但し、消去機１１及びマーカ１２のレーザ波長を７５０ｎｍ以下とした場合には、黒色のアルマイト処理を施してもよいし、カーボンを主体とするつや消しの黒色塗装を施してもよい。

なお、以上は黒色処理の例を示したが、漏れ防止手段として、保護囲い２１及び２２の内面に黒色処理以外の処理を施してもよい。黒色処理以外の処理としては、例えば、金属酸化微粒子であるＡＴＯ（Antimony Tin Oxide）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ホウ化ランタン、酸化タングステン等を分散塗布する処理を挙げることができる。この場合、分散塗布後は、青色や緑色として視認される。

反射率は、積分球タイプの可視近赤外分光光度計を用いてＢａＳＯ_４白板を１００％としたときの測定値とし、積分球分光光度計（株式会社日立ハイテクノロジーズ製、Ｕ−４１００）を用いて測定した。

［レーザシャッタ］
保護囲い２１及び２２の前方にコンテナ５００が存在しないときに、予期せぬレーザ光が出射されると強度の高いレーザ光が放散され危険である。そこで、レーザ装置１０の予期せぬレーザ光の出射に対する事故を防止するために、保護囲い２１及び２２内にレーザシャッタを設けることが好ましい。

図４は、レーザシャッタについて説明する図である。レーザシャッタ２１２は、保護囲い２１の本体２１１の入射開口部を開閉可能に構成された遮光板である。レーザシャッタ２１２は、レーザ装置１０のレーザが８時間程度照射されても遮光できる性能を有することが好ましい。又、レーザシャッタ２１２は、開閉速度を上げるために、アルミニウム等の軽量の金属を用いて作製することが好ましい。

レーザシャッタ２１２は、例えば、駆動手段であるステップモータ２１３の軸に固定され、ステップモータ２１３の回動により開閉することができる。レーザシャッタ２１２とは反対側のステップモータ２１３の軸には、手動でレーザシャッタ２１２を開閉できるよう、つまみ２１４を設けておくことが好ましい。

本体２１１の出射開口部から出射されるレーザ光の出力を測定する場合等、コンテナ５００がなくてもレーザ光を出射させたい場合がある。このような場合には、ステップモータ２１３の駆動回路の電源を切り、レーザシャッタ２１２をつまみ２１４を回すことにより手動で開閉することができる。

本体２１１の入射開口部側には、レーザシャッタ２１２の閉位置を検出するシャッタホームセンサ２１５が設けられている。又、本体２１１の出射開口部側には、コンテナ５００の位置（保護囲い２１の前方におけるコンテナ５００の有無）を検出する検出手段であるコンテナセンサ２１６及び２１７が設けられている。

コンテナ５００は左右に搬送されるため、例えば、本体２１１の出射開口部側の右端と左端の２箇所にコンテナセンサ２１６及び２１７を設けることが好ましい。コンテナセンサ２１６及び２１７は、例えば、光学式でコンテナ５００による遮光、又はコンテナ５００からの反射光を検出することにより、コンテナ５００の有無を検出することができる。

遮光を検出する場合には、発光部から出射する光を常に受光部で受光しておき、コンテナ５００が存在する場合には、受光部が受光する光量が低下することを検出する。又、反射光を検出する場合には、発光部から出射する光を通常は受光部で受光できないようにしておき、コンテナ５００が存在する場合には、発光部から出射する光のコンテナ５００からの反射光を受光部が受光し光量が増加することを検出する。

レーザシャッタ２１２は、本体２１１の出射開口部の前方にコンテナ５００が存在しないときには閉じた状態でレーザ光を遮断する位置に、ステップモータ２１３により回動される。そして、コンテナセンサ２１６及び２１７が、本体２１１の出射開口部の前方にコンテナ５００が存在することを検出した場合に、ステップモータ２１３がレーザシャッタ２１２を開放するように回動する。

図５は、コンテナセンサのＯＮ／ＯＦＦとレーザシャッタの開閉との関係を例示している。図５の１に示すように、コンテナセンサ２１６及び２１７の両方がＯＦＦである場合には、レーザシャッタ２１２は閉じている。

図１において、左からコンテナ５００が搬送されてくる場合、図５の２に示すように、最初にコンテナセンサ２１６がＯＮになるが、コンテナセンサ２１７がＯＦＦなので、レーザシャッタ２１２は閉じたままである。コンテナ５００が更に搬送され、図５の３に示すように、コンテナセンサ２１６及び２１７の両方がＯＮになるとレーザシャッタ２１２が開放される。

所定位置でコンテナ５００が停止すると、レーザ装置１０からコンテナ５００に向かってレーザ光が照射され、消去又は印字が行われ、その後コンテナ５００の搬送が再開される。そして、図５の４に示すように、コンテナセンサ２１６がＯＦＦになった時点で、レーザシャッタ２１２が閉じ、コンテナセンサ２１７がＯＦＦになってもレーザシャッタ２１２は閉じたままである。

なお、以上の説明は、保護囲い２１について行ったが、保護囲い２２についても同様のレーザシャッタを設けることができる。

［マーカの構成例と基本動作］
図６は、マーカの構成を例示する図である。図６を参照するに、マーカ１２は、例えば、ガルバノミラー１２１及び１２２、ガルバノドライバ１２３及び１２４、レーザ発光部１２５、ｆθレンズ１２６、コントローラ１２７で構成することができる。

ガルバノミラー１２１は、ガルバノメータ１２１１にレーザ光を反射するミラー１２１２を装着したもので、レーザ光をＸ軸方向に偏向走査するＸ軸用のガルバノミラーである。ガルバノミラー１２２は、ガルバノメータ１２２１にレーザ光を反射するミラー１２２２を装着したもので、レーザ光をＹ軸方向に偏向走査するＹ軸用のガルバノミラーである。ガルバノミラー１２１及び１２２により、レーザ光を２次元に偏向走査することができる。

ガルバノドライバ１２３は、コントローラ１２７からの指示値に従い、ガルバノミラー１２１の角度を制御するＸ軸用の駆動回路である。ガルバノドライバ１２３は、ガルバノミラー１２１の角度センサ信号とコントローラ１２７からの指示値とを比較し、その誤差が最小になるようにガルバノミラー１２１に駆動信号を与える。

ガルバノドライバ１２４は、コントローラ１２７からの指示値に従い、ガルバノミラー１２２の角度を制御するＹ軸用の駆動回路である。ガルバノドライバ１２４は、ガルバノミラー１２２の角度センサ信号とコントローラ１２７からの指示値とを比較し、その誤差が最小になるようにガルバノミラー１２２に駆動信号を与える。

レーザ発光部１２５は、レーザ光を発生する部分であり、照射対象物であるリライタブルラベル６００に可視的変化を生じさせるためのエネルギー源である。レーザ発光部１２５は、レーザやパワー制御回路を備えている。炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、半導体レーザ等のレーザの種類は限定されるものではないが、例えば、パワー制御が比較的容易な半導体レーザを用いることができる。

ｆθレンズ１２６は、ガルバノミラー１２１及び１２２で偏向されたレーザ光を平面であるリライタブルラベル６００の表面へ集光すると共に、ガルバノミラー１２１及び１２２の変位角と集光スポットの変位距離が比例するような補正を行う。

コントローラ１２７は、ホストコンピュータ４２から印字情報を受け取り、印字内容を線分で形成する描画データを生成することができる。又、コントローラ１２７は、ガルバノミラー１２１及び１２２の位置、レーザ光の発光タイミング、発光パワー等を制御し、リライタブルラベル６００に画像を形成することができる。リライタブルラベル６００における印字線幅は、例えば、約０．２５ｍｍとすることができる。リライタブルラベル６００には、文字だけでなく、バーコード等も印字できる。

［消去機の構成例と基本動作］
図７は、消去機の構成を例示する図である。図７を参照するに、消去機１１は、例えば、ガルバノミラー１１１、ガルバノドライバ１１２、レーザダイオードアレイ１１３、レーザドライバ１１４、複数のレンズ１１５、端子台１１６、操作盤１１７、コントローラ１１８で構成することができる。

ガルバノミラー１１１はガルバノメータ１１１１にレーザ光を反射するミラー１１１２を装着したもので、レーザ光を偏向走査することができる。

ガルバノドライバ１１２は、コントローラ１１８のガルバノ制御手段１１８１からの指示値に従い、ガルバノミラー１１１の角度を制御する駆動回路である。ガルバノドライバ１１２は、ガルバノミラー１１１の角度センサ信号とコントローラ１１８のガルバノ制御手段１１８１からの指示値とを比較し、その誤差が最小になるようにガルバノミラー１１１へ駆動信号を与える。ガルバノ制御手段１１８１は、消去動作制御手段１１８４が指示した走査開始位置から走査終了位置まで指定速度でガルバノミラー１１１を動かすためのアナログ信号を生成し出力することができる。

レーザダイオードアレイ１１３は、複数個のレーザ光源を有するモジュールであり、例えば、１０〜２０程度のレーザ光源を備えている。複数の光源の長さは１０ｍｍ程度とすることができる。レーザドライバ１１４は、レーザダイオードアレイ１１３の駆動電流を生成する回路であり、コントローラ１１８のレーザ制御手段１１８２からの指示値に従い、レーザダイオードアレイ１１３のレーザパワーを制御することができる。

レーザ制御手段１１８２は、消去動作制御手段１１８４が指示したレーザ出力値をアナログ電圧に変換してレーザドライバ１１４へ出力することができる。又、レーザ制御手段１１８２は、レーザダイオードアレイ１１３を点灯又は消灯させるためのタイミング信号を生成することができる。

レーザダイオードアレイ１１３から出射されたレーザ光は、複数のレンズ１１５で拡大されると共に、エネルギー密度が均質化され、リライタブルラベル６００の表面に、例えば、長さ６０ｍｍ、幅０．５ｍｍのライン状のビームを形成する。なお、消去機１１の出力するレーザ光のパワーは、マーカ１２が出力するレーザ光のパワーよりも大きい。

複数のレンズ１１５は、例えば、シリンドリカルレンズ１１５１、球面レンズ１１５２、マイクロレンズアレイ１１５３、球面レンズ１１５４、シリンドリカルレンズ１１５５を、レーザダイオードアレイ１１３側から順次配した構成とすることができる。

端子台１１６には、例えば、消去開始信号、インターロック信号、環境温度信号、エンコーダ信号の入力信号端子と消去準備完了信号、消去中信号、異常発生信号の出力信号端子が設けられている。

ここで、消去開始信号は消去機１１が消去動作を開始するための信号、インターロック信号は消去動作を緊急停止させるための信号、環境温度信号は環境温度に応じてレーザパワーを補正するための信号である。又、エンコーダ信号は被照射体の移動速度を検出するための信号、消去準備完了信号は消去開始信号を受付可能になったことを示す信号である。更に、消去中信号は消去を実行していることを示す信号、異常発生信号はレーザダイオードアレイ１１３の異常やガルバノミラー１１１の異常等、コントローラ１１８が異常を検出したことを示す信号である。

操作盤１１７は、例えば、表示器とスイッチを有するユーザインターフェースでメニュー選択や数値入力が可能に構成することができる。コントローラ１１８の消去条件設定手段１１８３は、操作盤１１７を制御し、ユーザが指定したレーザ光の走査長、レーザ光の走査速度、レーザ光の走査方向、レーザ光の出力パワー、消去開始ディレイ時間、被照射体の速度等の消去条件を消去機１１に設定できる。

コントローラ１１８の消去動作制御手段１１８４は、端子台１１６の入力信号を処理し、ガルバノ制御手段１１８１やレーザ制御手段１１８２に指示を出すと共に、端子台１１６の出力信号を生成することができる。

［リライタブルラベルの発色・消色］
リライタブルラベル６００は、例えば、融解前の有機低分子物質が、ロイコ染料及び可逆性顕色剤（以下、「顕色剤」と称することがある）であり、かつ融解した後であって、結晶化する前の有機低分子物質が、ロイコ染料及び顕色剤である。リライタブルラベル６００の色調は、透明状態と発色状態とに熱により可逆的に変化する。

図８は、リライタブルラベルの発色状態及び消色状態について説明する図である。図８を参照するに、まず、消色状態（Ａ）にある記録層を昇温していくと、溶融温度Ｔ２にて、ロイコ染料と顕色剤とが溶融混合して発色が生じ、発色状態（Ｂ）となる。発色状態（Ｂ）は、液体である。

発色状態（Ｂ）から急冷すると、発色状態のまま室温に下げることができ、発色状態が安定化されて固定された発色状態（Ｃ）となる。発色状態（Ｃ）に至ったか否かは、溶融状態からの降温速度に依存しており、徐冷では降温の過程で消色が生じ、初期と同じ消色状態（Ａ）、或いは急冷による発色状態（Ｃ）よりも相対的に濃度の低い状態となる。

一方、発色状態（Ｃ）から再び昇温していくと、発色温度よりも低い温度Ｔ１にて消色が生じ（ＤからＥ）、この状態から降温すると、初期と同じ消色状態（Ａ）に戻る。

溶融状態から急冷して得た発色状態（Ｃ）は、ロイコ染料と顕色剤とが分子同士で接触反応し得る状態で混合された状態であり、これは固体状態を形成している場合が多い。この状態では、ロイコ染料と顕色剤との溶融混合物（発色混合物）が結晶化して発色を保持した状態であり、この構造の形成により発色が安定化していると考えられる。

一方、消色状態は、両者が相分離した状態である。この状態は、少なくとも一方の化合物の分子が集合してドメインを形成したり、結晶化した状態であり、凝集或いは結晶化することによりロイコ染料と顕色剤とが分離して安定化した状態であると考えられる。多くの場合、このように、両者が相分離して顕色剤が結晶化することにより、より完全な消色が生じる。

なお、記録層を溶融温度Ｔ２以上の温度Ｔ３に繰返し昇温すると消去温度に加熱しても消去できない消去不良が発生する場合がある。これは、顕色剤が熱分解を起こし、凝集或いは結晶化し難くなってロイコ染料と分離し難くなるためと考えられる。リライタブルラベル６００を加熱する際に溶融温度Ｔ２と温度Ｔ３との差を小さくすることにより、繰返しの記録消去によるリライタブルラベル６００の劣化を抑えることができる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、第１の実施の形態とは異なるレーザ光の漏れ防止手段を備える例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図９Ａ及び図９Ｂは、フランジ状のレーザ反射吸収板について説明する図である。図９Ａに示すように、保護囲い２２Ａでは、本体２２１の出射開口部の外側に広がるフランジ状のレーザ反射吸収板２２９が設けられている。

レーザ反射吸収板２２９は、少なくともコンテナ５００で反射された正反射光（１次反射光）を受ける位置に設けられ、コンテナ５００からの１次反射光が直接外部へ放射されない大きさに設計されている。コンテナ５００からの１次反射光は、レーザ反射吸収板２２９に当って一部が吸収され、残りは再びコンテナ５００側に反射され２次反射光となる。

コンテナ５００からの２次反射光が安全なレベルになるように、レーザ反射吸収板２２９の反射吸収特性を設計しておけば、コンテナ５００からの２次反射光は外部に漏れてもよい。なお、安全なレベルとは、保護囲い２１及び２２から漏れるレーザ光の漏れ光強度が、例えば、ＩＥＣ６０８２５−１及びＪＩＳ Ｃ ６８０２で定めるクラス１以下となることである。

レーザ反射吸収板２２９は、設置スペースが許せば大きな方がより漏れ光強度を低減できるが（２次以上の反射光が外部に漏れないようにできるが）、効果的な最小サイズは以下のような計算で求めることができる。これは、少なくともコンテナ５００からの１次反射光が直接外部へ放射されない大きさである。

図９Ｂに示すように、マーカ１２のガルバノミラーの位置Ｐ１からレーザ反射吸収板２２９の先端の出射開口部の位置Ｐ２までの長さをＬ１、位置Ｐ２からコンテナ５００の側面５１０の位置Ｐ３までの長さをＬ２とする。又、Ｌ１とＬ２との境界部（位置Ｐ２）において、本体２２１の内面に当らない最大角度に偏向されたレーザ光と本体２２１と平行なレーザ光との距離をＥ１とする。

更に、本体２２１の内面に当らない最大角度に偏向されたレーザ光とレーザ反射吸収板２２９の外周端との距離をＥ２とすると、Ｅ２（ｍｉｎ）＝２×Ｅ１×Ｌ２÷Ｌ１となる。Ｅ２（ｍｉｎ）は、レーザ光が本体２２１の内面に当らない最大角度に偏向されたとき、コンテナ５００の側面５１０での正反射光がレーザ反射吸収板２２９に少なくとも１回は当るようにする最小サイズである。

更に、Ｅ２をＥ２（ｍｉｎ）よりも大きな適宜な値とし、レーザ反射吸収板２２９を、コンテナ５００の側面５１０での正反射光がレーザ反射吸収板２２９に２回、３回と当るような大きさにすれば、よりレーザ光の減衰効果を高くすることができる。但し、ガルバノミラーの回動限界等によるレーザ光の最大偏向角に対し本体２２１のサイズが十分に大きければ、レーザ反射吸収板２２９を必要としない場合もある。

なお、保護囲い２２Ａとコンテナ５００の側面５１０との隙間から漏れるレーザ光の強度を低減するためには、レーザ反射吸収板２２９は、コンテナ５００の側面５１０と略平行に設けることが好ましい。

又、コンテナ５００の側面５１０と対向するレーザ反射吸収板２２９の面は、図３の場合と同様に、マーカ１２のレーザ波長において反射率を一桁程度に低くすることが好ましい。例えば、コンテナ５００の側面５１０と対向するレーザ反射吸収板２２９の面に、カーボンを主体とするつや消しの黒色塗装を施すことができる。

このようにすることで、マーカ１２から出射されたレーザ光はレーザ反射吸収板２２９とコンテナ５００の側面５１０との間で反射を繰り返すうちに強度が大きく減衰し、より早く安全なレベルになる。更に、本体２２１の内面に、カーボンを主体とするつや消しの黒色塗装を施してもよい。

但し、レーザ反射吸収板２２９は、本体２２１の出射開口部の四方に広がっている形状に限定されるものではなく、レーザ光の漏れ光強度が小さい方向にはレーザ反射吸収板２２９を設けなくてよい場合もある。つまり、フランジ状とは、本体２２１からはみ出すように出っ張った部分を有する形態を指すが、必ずしも本体２２１の周囲の全方向に出っ張っている必要はなく、レーザ反射吸収板２２９は本体２２１の周囲の少なくとも一方向に出っ張っていればよい。例えば、消去機１１の場合には、１方向（左右方向）のみにレーザ光を走査するので、本体２２１から左右２方向にはみ出すように出っ張ったレーザ反射吸収板を設けることが有効である。

なお、図１０Ａに示すように、本体２２１の出射開口部の内側に広がるフランジ状のレーザ反射吸収板２２９を設けてもよい。この場合にも、図９Ｂの場合と同様に、レーザ光が本体２２１の内面に当らない最大角度に偏向されたとき、コンテナ５００の側面５１０での正反射光がレーザ反射吸収板２２９に少なくとも１回は当るようにすることで、同様な効果を得ることができる。

又、図１０Ｂに示すように、本体２２１の出射開口部の内側及び外側に広がるフランジ状のレーザ反射吸収板２２９を設けてもよい。この場合には、レーザ反射吸収板２２９を、コンテナ５００の側面５１０での正反射光がレーザ反射吸収板２２９に２回、３回と当るような大きさにできるため、よりレーザ光の減衰効果を高くすることができる。

このように、保護囲い２２Ａにフランジ状のレーザ反射吸収板２２９を設けることにより、少なくとも１次反射光が直接外部へ放射されることを防止し、十分に減衰された安全なレベルまで低減したレーザ光のみが外部に漏れるようにすることができる。

以上の説明は、マーカ１２の保護囲い２２Ａについて行ったが、消去機１１の保護囲いにも同様のフランジ状のレーザ反射吸収板を設けることにより、同様の効果を得ることができる。

〈第３の実施の形態〉
［レーザ照射システムの全体構成］
図１１は、第３の実施の形態に係るレーザ照射システムを例示する斜視図である。図１１を参照するに、レーザ照射システム２は、レーザ装置１０と、保護囲い２０と、ホストコンピュータ４２と、レーザ終端板３００と、置き台３０１とを有する。なお、図１１では、便宜上、レーザ装置１０を透明に描いている。レーザ装置１０は、消去機と、マーカとを有する。

被照射体としてのコンテナ５００の側面には、記録媒体であるリライタブルラベル（図示せず）が貼り付けられている。リライタブルラベルは、レーザ光を吸収した際に発する熱で視認画像の印字及び消去が繰返し行えるラベルである。リライタブルラベルには、コンテナ５００の内容や行き先等を印字することができる。リライタブルラベルは、例えば、可逆性感熱記録媒体である。

レーザ装置１０は、被照射体としてのコンテナ５００と所定の位置関係で配されており、非接触でリライタブルラベルに印字又は消去を行うことができる。具体的には、レーザ装置１０は１台で、リライタブルラベルにレーザ光を照射し、印字された文字等を消去することができ、更に、リライタブルラベルにレーザ光を照射し、文字等を印字することができる。

コンテナ５００は手動でスライドするスライドテーブル３０２の上に載せられており、スライドテーブル３０２を引き出した状態でコンテナ５００を交換することでレーザ装置１０が邪魔にならず簡単に交換できる。

スライドテーブル３０２上にはコンテナ５００がはまるような位置決め機構（図示せず）がありレーザ装置１０との位置関係を容易に保つことができる。図示されていないが、スライドテーブル３０２にはテーブルが押し込まれたことを検出するスイッチ及びコンテナ５００が存在することを検出するスイッチが設けられており、両者がＯＮしたとき、印字開始信号がレーザ装置１０へ送られる。

レーザ装置１０は、ホストコンピュータ４２に接続されている。ホストコンピュータ４２は、印字に必要なデータを送信することができ、印字完了ステータスを受け取ることで順次データを送信する。

レーザ装置１０とコンテナ５００との間にはレーザ安全カバーである保護囲い２０が配置されている。保護囲い２０は、レーザ装置１０とコンテナ５００との間のレーザ光の光路を囲うようにダクト状（管状）に形成されており、両端部が開口している。保護囲い２０のレーザ装置１０側の入射開口部は、レーザ装置１０と接した状態で固定されており、レーザ装置１０からのレーザ光が入射する入射口となる。保護囲い２０のコンテナ５００側の出射開口部は、リライタブルラベルに対してレーザ光が出射される出射口となる。レーザ装置１０の出射開口部とコンテナ５００の側面との間には隙間（例えば、数ｍｍ程度）が形成されている。

保護囲い２０の光路方向の長さは、レーザ光の拡散を低減するために、コンテナ５００の交換を繰返し行った場合にもコンテナ５００に接触せず、かつ、コンテナ５００の側面との隙間がなるべく小さくなるように設定することが好ましい。

保護囲い２０の出射開口部の大きさは、リライタブルラベルの印字領域より大きければ任意の大きさとしてよいが、汎用性を持たせるために、リライタブルラベル全体よりも大きくし、コンテナ５００の側面より小さくすることが好ましい。

このように、保護囲い２０は、コンテナ５００とレーザ装置１０との間のレーザ光の光路のみを囲う構成であるため、従来の、被照射体全体を覆う構成の保護囲いと比べて、大幅に小型化できる。具体的には、従来の保護囲いに比べて、体積を１００分の１以下にできる。そのため、システム全体の設置スペースを低減できる。又、小型で取り扱いが簡単になることから、保護囲いの設置工数を低減できる。

又、基本的なレーザ光の光路条件はレーザ装置１０の仕様で決まり、コンテナ５００の幅や高さに影響されない。そのため、レーザ装置１０を用いる限り、コンテナやコンベアの大きさが異なるシステムでも、保護囲い２０を共通に使用でき、保護囲い２０の汎用性や量産性を向上できる。

レーザ終端板３００はレーザ装置１０側から見てコンテナ５００の後ろ側に設けられている。レーザ終端板３００はレーザの進行を食い止めるもので、被照射体としてのコンテナ５００が無い時にレーザ装置１０から誤ってレーザが出射されたときの安全性を高める。

被照射体としてのコンテナ５００はレーザ装置１０との位置関係を保ちながら簡単に交換ができるようになっている。オペレータは新たなコンテナを置いたらホストコンピュータ４２を操作し消去と印字を実行する。コンベア式よりも設置スペースを小さくできるので書換え回数が少なくても良い場合は導入が容易になる。

本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。

〈１〉 レーザ装置から出射されるレーザ光の光路を囲う保護囲いであって、
前記保護囲いが、前記レーザ装置から出射された前記レーザ光が入射する入射開口部と、前記レーザ光を搬送される被照射体に向けて出射する出射開口部と、を有し、
前記保護囲いから漏れるレーザ光の強度を低減する漏れ防止手段を備えていることを特徴とする保護囲いである。

〈２〉 前記入射開口部が前記レーザ装置と接するか又は近接し、かつ
前記出射開口部が記録及び消去の少なくとも何れかが行われる位置に停止している被照射体との間に隙間を形成するように配置されていることを特徴とする前記〈１〉に記載の保護囲いである。

〈３〉 前記漏れ防止手段として、前記入射開口部から前記出射開口部に至る部分の内面に、前記レーザ光を吸収する処理を施したことを特徴とする前記〈１〉又は〈２〉に記載の保護囲いである。

〈４〉 前記処理を施した部分の反射率が、前記レーザ装置のレーザ波長近辺において１０％以下であることを特徴とする前記〈３〉に記載の保護囲いである。

〈５〉 前記処理が、カーボンを主体とするつや消しの黒色塗装であることを特徴とする前記〈３〉又は〈４〉に記載の保護囲いである。

〈６〉 前記漏れ防止手段として、前記出射開口部に、フランジ状にレーザ反射吸収板を設けたことを特徴とする前記〈１〉乃至〈５〉の何れかに記載の保護囲いである。

〈７〉 前記レーザ反射吸収板は、前記出射開口部から出射されて前記被照射体で反射された１次反射光を受ける位置に設けられていることを特徴とする前記〈６〉に記載の保護囲いである。

〈８〉 前記被照射体と対向する前記レーザ反射吸収板の面に、カーボンを主体とするつや消しの黒色塗装を施したことを特徴とする前記〈６〉又は〈７〉に記載の保護囲いである。

〈９〉 前記レーザ反射吸収板は、前記出射開口部の内側及び外側に広がるフランジ状であることを特徴とする前記〈６〉乃至ら〈８〉の何れかに記載の保護囲いである。

〈１０〉 前記レーザ装置から出射された前記レーザ光を遮断する遮光板と、
前記遮光板を駆動する駆動手段と、
前記被照射体の位置を検出する検出手段と、を有し、
前記検出手段が、前記出射開口部の前方に前記被照射体が存在することを検出した場合に、前記駆動手段が前記遮光板を開放することを特徴とする前記〈１〉乃至〈９〉の何れかに記載の保護囲いである。

〈１１〉 前記出射開口部が、前記被照射体に記録及び消去の少なくとも何れかが行われる領域よりも大きく、かつ対向する前記被照射体の一面より小さいことを特徴とする前記〈１〉乃至〈１０〉の何れかに記載の保護囲いである。

〈１２〉 前記被照射体を搬送する搬送装置と、
前記被照射体にレーザ光を照射するレーザ装置と、
前記レーザ装置及び前記搬送装置を制御する制御装置と、
前記〈１〉乃至〈１１〉の何れかに記載の保護囲いと、を有することを特徴とするレーザ照射システムである。

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記の実施の形態では、繰返し印字・消去可能なリライタブルなレーザ照射システムについて説明したが、本発明は、１度だけ印字を行うレーザ照射システム、機械的な加工を行うレーザ照射システムにも適用可能である。

又、本発明は、レーザ装置としてマーカと消去機の何れか一方のみを備えたレーザ照射システム、及び１台のレーザ装置で印字動作と消去動作を行うレーザ照射システムにも適用可能である。

１、２ レーザ照射システム
１０ レーザ装置
１１ 消去機
１２ マーカ
２０、２１、２２、２２Ａ 保護囲い
３１ コンベア
３２ ストッパ
４１ コンベア制御装置
４２ ホストコンピュータ
１１１、１２１、１２２ ガルバノミラー
１１２、１２３、１２４ ガルバノドライバ
１１３ レーザダイオードアレイ
１１４ レーザドライバ
１１５ レンズ
１１６ 端子台
１１７ 操作盤
１１８ コントローラ
１２５ レーザ発光部
１２６ ｆθレンズ
１２７ コントローラ
２１１、２２１ 本体
２１２ レーザシャッタ
２１３ ステップモータ
２１４ つまみ
２１５ シャッタホームセンサ
２１６、２１７ コンテナセンサ
２２９ レーザ反射吸収板
３００ レーザ終端板
３０１ 置き台
３０２ スライドテーブル
５００ コンテナ
６００ リライタブルラベル
１１１１、１２１１、１２２１ ガルバノメータ
１１１２、１２１２、１２２２ ミラー
１１５１、１１５５ シリンドリカルレンズ
１１５２、１１５４ 球面レンズ
１１５３ マイクロレンズアレイ
１１８１ ガルバノ制御手段
１１８２ レーザ制御手段
１１８３ 消去条件設定手段
１１８４ 消去動作制御手段

特開２００９−１８３９５９号公報

Claims (12)

1. レーザ装置から出射されるレーザ光の光路を囲う保護囲いであって、
   前記保護囲いが、前記レーザ装置から出射された前記レーザ光が入射する入射開口部と、前記レーザ光を搬送される被照射体に向けて出射する出射開口部と、を有し、
   前記保護囲いから漏れるレーザ光の強度を低減する漏れ防止手段を備えていることを特徴とする保護囲い。
2. 前記入射開口部が前記レーザ装置と接するか又は近接し、かつ
   前記出射開口部が記録及び消去の少なくとも何れかが行われる位置に停止している被照射体との間に隙間を形成するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の保護囲い。
3. 前記漏れ防止手段として、前記入射開口部から前記出射開口部に至る部分の内面に、前記レーザ光を吸収する処理を施したことを特徴とする請求項１又は２に記載の保護囲い。
4. 前記処理を施した部分の反射率が、前記レーザ装置のレーザ波長近辺において１０％以下であることを特徴とする請求項３に記載の保護囲い。
5. 前記処理が、カーボンを主体とするつや消しの黒色塗装であることを特徴とする請求項３又は４に記載の保護囲い。
6. 前記漏れ防止手段として、前記出射開口部に、フランジ状にレーザ反射吸収板を設けたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の保護囲い。
7. 前記レーザ反射吸収板は、前記出射開口部から出射されて前記被照射体で反射された１次反射光を受ける位置に設けられていることを特徴とする請求項６記載の保護囲い。
8. 前記被照射体と対向する前記レーザ反射吸収板の面に、カーボンを主体とするつや消しの黒色塗装を施したことを特徴とする請求項６又は７記載の保護囲い。
9. 前記レーザ反射吸収板は、前記出射開口部の内側及び外側に広がるフランジ状であることを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項に記載の保護囲い。
10. 前記レーザ装置から出射された前記レーザ光を遮断する遮光板と、
    前記遮光板を駆動する駆動手段と、
    前記被照射体の位置を検出する検出手段と、を有し、
    前記検出手段が、前記出射開口部の前方に前記被照射体が存在することを検出した場合に、前記駆動手段が前記遮光板を開放することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の保護囲い。
11. 前記出射開口部が、前記被照射体に記録及び消去の少なくとも何れかが行われる領域よりも大きく、かつ対向する前記被照射体の一面より小さいことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の保護囲い。
12. 前記被照射体を搬送する搬送装置と、
    前記被照射体にレーザ光を照射するレーザ装置と、
    前記レーザ装置及び前記搬送装置を制御する制御装置と、
    請求項１乃至１１の何れか一項に記載の保護囲いと、を有することを特徴とするレーザ照射システム。