JP5740921B2 - レーザ加工装置、レーザ加工システム - Google Patents
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Description
しかし、このスキャナ方式は、ミラーを使用して、1本のレーザ光を送り方向及びこれに直交する方向に振るために、流れているワークに対して高速で加工又はマーキングを施すことが難しかった。また、ダンサローラを設けて、加工エリア内の用紙を停止させたりするために、加工効率が悪かった。
一方、スキャナ方式とは異なり、固定されたレーザヘッドにより定点にのみレーザ光を出力する固定ヘッド方式があった。
しかし、この固定ヘッド方式は、加工エリアが狭い範囲に限られてしまうので、大きくて複雑な加工形状には対応できなかった。
第2の発明は、第1の発明のレーザ加工装置において、加工形状を記憶する記憶部を備え、前記レーザ制御部(40)は、前記用紙送り部が送る前記加工用紙の送り方向の位置に対応して、前記各レーザ照射部(37−1〜37−16,237A−1〜237A−8,237B−1〜237B−8)を制御して、前記加工用紙に前記加工形状をレーザ加工すること、を特徴とするレーザ加工装置である。
第3の発明は、第1又は第2の発明のレーザ加工装置において、レーザ光を発するレーザ発振器(31)と、前記レーザ発振器が発したレーザ光を、前記複数のレーザ照射部(37−1〜37−16,237A−1〜237A−8,237B−1〜237B−8)に振り分けるために分岐するレーザ分岐部(35)とを備えること、を特徴とするレーザ加工装置である。
第4の発明は、第3の発明のレーザ加工装置において、前記レーザ分岐部(35)が分岐したレーザ光を、前記各レーザ照射部(37−1〜37−16,237A−1〜237A−8,237B−1〜237B−8)に導く複数の光ファイバ(36−1〜36−16)を備えること、を特徴とするレーザ加工装置である。
第5の発明は、第1から第4までのいずれかの発明のレーザ加工装置において、前記レーザ照射部(37−1〜37−16,237A−1〜237A−8,237B−1〜237B−8)は、焦点距離が無限遠のレーザ光を照射すること、を特徴とするレーザ加工装置である。
第6の発明は、第1から第5までのいずれかの発明のレーザ加工装置において、前記各レーザ照射部(37−1〜37−16,237A−1〜237A−8,237B−1〜237B−8)は、前記各レーザ照射部が照射するレーザ光の遮光及び通過を切り替えるシャッタ部(38,238A,238B)を備えること、を特徴とするレーザ加工装置である。
第8の発明は、第1から第6までのいずれかの発明のレーザ加工装置において、隣合うレーザ照射位置にレーザ照射する2つの前記レーザ照射部(237A−1〜237A−8,237B−1〜237B−8)は、前記送り方向に対して直交する方向から見たときに、異なる位置に配置されていること、を特徴とするレーザ加工装置である。
(1)本発明は、複数のレーザ照射部をレーザ制御部が総括して制御するので、送り方向に対して直交する方向に(幅方向)において、加工用紙に同時にレーザ照射できる。これにより、複雑な加工形状であっても、レーザ照射部の照射方向を振る必要がなく、高速でレーザ加工できる。
(2)本発明は、加工用紙の送り方向の位置に対応して、各レーザ照射部を制御することにより、前述した複雑な形状をレーザ加工できる。また、加工用紙が後の工程で例えば冊子状等に加工されるものである場合に、記憶部に記憶した加工形状を、予め、毎ページ可変となるようにデータ処理してレーザ加工すれば、冊子状等に加工にも対応できる。
(4)本発明は、分岐したレーザ光を各レーザ照射部に導く光ファイバを備えるので、分岐したレーザ光を、レーザ分岐部から各レーザ照射部に導く構造を簡単にできる。
(6)本発明は、レーザ照射部が照射するレーザ光の遮光及び通過を切り替えるシャッタ部を備えるので、レーザ照射するか否かの切り替えを、シャッタ部で切り替えできる。
(7)本発明は、隣合うレーザ照射位置にレーザ照射する2つのレーザ照射部が、送り方向に対して直交する方向から見たときに、異なる位置に配置されているので、各レーザ照射部の設置スペースを大きくでき、また、より高精細にレーザ加工できる。
以下、図面等を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、第1実施形態のインライン帳票加工システム1の構成を説明する図である。
インライン帳票加工システム1(レーザ加工システム)は、送りローラ2、巻き取りローラ3、管理サーバ10、レーザ加工装置20、プリンタ50(印刷装置)を備える。
送りローラ2は、加工前の加工用紙W(ワーク)が巻かれたローラであり、送り方向Xの上流側X1に設けられている。
巻き取りローラ3は、加工後の加工用紙Wを巻き取るローラであり、送り方向Xの下流側X2に設けられている。
サーバ記憶部11は、管理サーバ10の動作に必要なプログラム、情報等を記憶するためのハードディスク、半導体メモリ素子等の記憶装置である。サーバ記憶部11は、加工データ記憶部11a、印刷データ記憶部11bを備える。
加工データ記憶部11aは、レーザ加工装置20で加工する加工形状を記憶する記憶領域である。
印刷データ記憶部11bは、プリンタ50で印刷する印刷内容を記憶する記憶領域である。
レーザ加工装置20は、ローラ21,22(用紙送り部)、レーザ加工部30、加工制御部40(レーザ制御部)を備える。
ローラ21,22は、加工用紙Wを下流側X2に送るローラである。
加工制御部40は、レーザ加工装置20を統括的に制御する制御部であり、例えば、CPU等から構成される。加工制御部40は、サーバ制御部12が送信した加工データを、レーザ加工装置20の記憶装置(図示せず)に記憶して、その加工データに基づいて、レーザ加工を行う。加工制御部40の処理は、後述する。
プリンタ駆動ローラ51,52は、プリンタ50内部において、加工用紙Wを送り方向Xに送る装置である。プリンタ駆動ローラ51は、プリンタ50内の上流側X1に配置され、プリンタ駆動ローラ52は、下流側X2に配置されている。
インクジェットヘッド53は、インクジェット方式により、加工用紙Wに対してインクを射出して印刷する装置である。
プリンタ制御部55は、プリンタ50を統括的に制御する制御部である。プリンタ制御部55は、管理サーバ10から印刷データを受信して、その印刷データに基づいて、プリンタ駆動ローラ、インクジェットヘッド53を制御して、加工用紙Wに印刷する。
図2(a)は、上面図(加工用紙Wの表面を法線方向から見た図)である。
図2(b)は、左側面図(図2(a)に示す下流側X2から見た図)である。
図2(c)は、図2(a)に示す幅方向Yの手前側Y1から見た図である。
レーザ加工部30は、レーザ発振器31、無限フォーカスレンズ32、プリズム33,34、スプリッタ35(レーザ分岐部)、16個の光ファイバ36−1〜36−16、16個のレーザヘッド37−1〜37−16(レーザ照射部)を備える。
レーザ発振器31は、レーザ光の発光源となる装置であり、例えば、レーザ光を放射する半導体を備える。
無限フォーカスレンズ32は、レーザ発振器31が発したレーザ光を、無限遠の焦点距離に変換するレンズである。
プリズム33,34は、無限フォーカスレンズ32を通過してきたレーザ光を、スプリッタ35へと導く部材である。
光ファイバ36−1〜36−16は、スプリッタ35によって分岐されたレーザ光を、各レーザヘッド37−1〜37−16に導く部材である。光ファイバ36−1〜36−16を用いることにより、レーザ加工部30は、スプリッタ35から各レーザヘッド37−1〜37−16に導く構造を簡単にできる。
なお、本実施形態では、16個のレーザヘッド37−1〜37−16が設けられている例を説明するが、レーザヘッドの数をより多くして、より高密度に配置することにより、高精細にレーザ加工できる。
シャッタ部38は、レーザヘッド37−1〜37−16が照射するレーザ光の遮光及び通過を、独立して切り替える装置である。シャッタ部38は、例えば、液晶を利用したライトバルブであり、1つの装置で、レーザヘッド37−1〜37−16のレーザ光の遮光及び通過を、独立して切り替えできる。なお、シャッタ部38は、遮蔽板を機械的に駆動して開閉する機構を用いてもよい。
なお、以下の説明では、レーザ加工装置20のマーキング処理を説明するが、マーキング処理工程の後に、プリンタ50による印刷処理工程を有する。印刷処理工程については、説明を省略する。
図3は、第1実施形態のマーキング処理を説明するフローチャートである。
図4は、第1実施形態の加工制御部40によるマーキング処理を説明する上面図である。
ここでは、「イ」という文字をマーキングする例を説明する。なお、図中、説明を分かりやすくするために、マーク「イ」に対応する領域を点線60で示すが、この点線60は、実際にはマーキングされない。
S1において、マーキング処理が開始すると、加工制御部40は、加工用紙Wが一定の速度で送り方向Xに送るように、ローラ21,22を制御する。
(1)マーク「イ」の加工データに基づいて、加工用紙Wにおける、マーク「イ」の送り方向Xの座標と、幅方向Yの座標とを算出する。
(2)ローラ21,22内に設けられたエンコーダの出力や、ローラ21,22を駆動するパルスモータのパルス信号によって、加工用紙Wの送り方向Xの位置情報を判定する。
(3)上記(1)で算出した座標情報と、上記(2)で判定した送り方向Xの位置情報とに基づいて、幅方向Yにおいて、加工ライン37b及びマーク「イ」の重複領域が存在するか否かを判定する。
これにより、加工制御部40は、ローラ21,22が送る加工用紙Wの送り方向Xの速度に対応して、重複領域が存在するか否かを判定できる。
例えば、図4(a)は、マーク「イ」の左端が加工ライン37bに重なって、重複領域となった場面である。
加工制御部40は、加工ライン37b及びマーク「イ」の重複領域が存在すると判定した場合には(S2:YES)、S3に進み、一方、重複領域を有しないと判定した場合には(S2:NO)、S5に進む。
S4において、加工制御部40は、シャッタ部38を開駆動して、S3で判定したレーザヘッド37−1〜37−16からレーザ照射してマーキングする。
図4(a)は、加工制御部40が、マーク「イ」の左端へは、レーザヘッド37−10がレーザ照射すると判定して(S3)、レーザ照射した場面である(S4)。
また、図4(c)は、繰り返されるS1〜S4において、加工制御部40が、加工ライン37b及びマーク「イ」の重複領域にレーザ照射するレーザヘッド37−1〜37−16が、複数存在すると判定して(S3)、レーザ照射した場面である(S4)。この場面では、連設されたレーザヘッド37−7〜37−16及びこれらとは隔てて配置されたレーザヘッド37−5から、同時にレーザ照射している。
このように、加工制御部40は、各レーザヘッド37−1〜37−16からレーザ照射するか否かを独立して、かつ総括して制御するので、送っている加工用紙Wに対して複雑な形状をレーザ加工でき、また、加工用紙Wの送りを停止しなくてもよいので、高速にレーザ加工できる。
次に、本発明を適用したレーザ加工システムの第2実施形態について説明する。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。また、第2実施形態のレーザ加工部230は、第1実施形態と同様なインライン帳票加工システム、レーザ加工装置に設けられているが、図示及び説明を省略する。
図5は、第2実施形態のレーザ加工部230の三面図である。
図5(a)は、上面図(加工用紙Wの表面を法線方向から見た図)である。
図5(b)は、左側面図(図5(a)に示す下流側X2から見た図)である。
図5(c)は、図5(a)に示す幅方向Yの手前側Y1から見た図である。
レーザ加工部230は、幅方向に1列に配置されたレーザヘッド237A−1〜237A−8と、幅方向に1列に配置されたレーザヘッド237B−1〜237B−8とを備える。レーザヘッド237A−1〜237A−8は、シャッタ部238Aによってレーザ照射が制御され、レーザヘッド237B−1〜237B−8は、シャッタ部238Bによってレーザ照射が制御される。
レーザヘッド237B−1〜237B−8は、加工ライン237bよりも下流側X2に配置されており、レーザ照射方向が下側Z1から上流側X1に傾いている(角度θB参照)。
レーザヘッド237A−1〜237A−8,237B−1〜237B−8が照射する照射位置237A−1a〜237A−8a,237B−1a〜237B−8aは、全て同一の加工ライン237b上である。
なお、図示は省略するが、レーザヘッド237A−1〜237A−8,237B−1〜237B−8のレーザ光の光源は、1つのレーザ発振器でもよいし、又はレーザヘッド237A−1〜237A−8,237B−1〜237B−8毎にレーザ発振器を設けてもよい。
このため、同列に配置されたレーザヘッド(例えば照射位置237A−1,237A−2)の間隔を大きくできるので、設置スペースを大きく確保できる。また、この間隔を、例えば第1実施形態程度に狭くすれば、より高精細にレーザ加工できる。
(1)実施形態において、ローラ21,22は、一定の送り速度で加工用紙Wを送る例を示したが、これに限定されない。例えば、送り速度が可変であっても、加工制御部40が加工用紙Wの位置を判定して、加工ライン37b及びマークの重複領域が存在するか否かを判定してレーザ照射することにより、実施形態と同様にレーザ加工できる。
10 管理サーバ
11a 加工データ記憶部
20 レーザ加工装置
21,22 ローラ
30,230 レーザ加工部
31 レーザ発振器
32 無限フォーカスレンズ
35 プリッタ
36−1〜36−16 光ファイバ
37−1〜37−16,237A−1〜237A−8,237B−1〜237B−8 レーザヘッド
38,238A,238B シャッタ部
40 加工制御部
50 プリンタ
Claims (8)
- 加工用紙を送り方向に送る用紙送り部と、
前記加工用紙に対してレーザ照射し、前記加工用紙上への各照射位置が、前記送り方向に対して直交する方向に配列されるように設けられた複数のレーザ照射部と、
加工形状を記憶する記憶部と、
前記各レーザ照射部がそれぞれレーザ照射するか否かを総括して制御するレーザ制御部とを備え、
前記レーザ制御部は、
前記用紙送り部が送る前記加工用紙の送り方向の位置に基づいて、前記記憶部の加工形状に対応した加工領域と前記レーザ照射部の照射位置を結ぶ線である加工ラインとが重複するか否かを判定し、
重複すると判定した場合に、重複領域に対応した前記レーザ照射部を制御して、前記加工用紙に前記加工形状をレーザ加工すること、
を特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1に記載のレーザ加工装置において、
前記レーザ制御部は、重複領域に対応した前記レーザ照射部が2以上存在すると判定した場合には、2以上の前記レーザ照射部を制御してレーザ照射すること、
を特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1又は請求項2に記載のレーザ加工装置において、
レーザ光を発するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器が発したレーザ光を、前記複数のレーザ照射部に振り分けるために分岐するレーザ分岐部とを備えること、
を特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項3に記載のレーザ加工装置において、
前記レーザ分岐部が分岐したレーザ光を、前記各レーザ照射部に導く複数の光ファイバを備えること、
を特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のレーザ加工装置において、
前記レーザ照射部は、焦点距離が無限遠のレーザ光を照射すること、
を特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のレーザ加工装置において、
前記各レーザ照射部は、前記各レーザ照射部が照射するレーザ光の遮光及び通過を切り替えるシャッタ部を備えること、
を特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のレーザ加工装置において、
隣合うレーザ照射位置にレーザ照射する2つの前記レーザ照射部は、
前記送り方向に対して直交する方向から見たときに、異なる位置に配置され、
レーザの照射方向が異なり、レーザの照射位置が同じ加工ライン上であること、
を特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のレーザ加工装置と、
前記レーザ加工装置とは異なる装置であり、前記レーザ加工装置にインラインで接続され、前記加工用紙を前記送り方向に流しながら前記加工用紙に対して印刷する印刷装置と、
前記レーザ加工装置及び前記印刷装置とは異なる装置であり、前記レーザ加工装置に対して加工データを送信し、前記印刷装置に対して印刷データを送信する管理装置と、
を備えるレーザ加工システム。
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