JP2000270833A - レーザ開孔装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続して高速に搬送されるチップペーパに所
定のパターン形状をなして開孔を高品質に形成し得る簡
易な構成のレーザ開孔装置を提供する。 【解決手段】 連続して搬送されるチップペーパＰにレ
ーザ光を照射して所定の開孔を形成するレーザ加工機に
おける複数のレーザ開孔ヘッド５１ａ,５１ｂ,５１ｃ,
５１ｄを、チップペーパの搬送方向に所定の間隔で配列
すると共に、チップペーパの幅方向にそれぞれ移動可能
に設け、また各レーザ開孔ヘッドに一体に設けた反射鏡
ｆを、レーザ発振ユニット５２ａ,５２ｂから導かれる
レーザ光のコリメータ系をなす光学路中に配置する。ま
た指定された開孔パターンに応じて前記各レーザ開孔ヘ
ッドの位置を調整すると共に、指定された開孔パターン
に応じて前記各レーザ開孔ヘッドを介するレーザ光の照
射タイミングを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シガレット用のフ
ィルタチップペーパ等の帯状材に所定の開孔を形成する
に好適なレーザ開孔装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】シガレットにおけるフィルタチッ
プペーパ等の帯状材に所定の開孔を穿つ開孔装置は、例
えば特開平８−１９６２５７号公報に開示されるように
長尺の帯状材を高速に一定速度で搬送しながらレーザ加
工機に導き、該帯状材にパルスレーザ光を照射して開孔
加工する如く構成される。またこのような帯状材に連続
して開孔を形成するレーザ開孔装置として、例えば特開
平５−１３８３８１号に示されるように、レーザ発振器
から連続して出力されるレーザ光をポリゴンミラーを用
いて偏向する技術が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらポリゴン
ミラーを用いてレーザ光をパルス化する場合、チップペ
ーパの走行速度とポリゴンミラーの回転速度とによって
微細孔の形成間隔が規定されるので、シガレットの銘柄
に応じた種々の開孔パターンを形成することができない
と言う問題がある。またこの種の開孔形成に用いられる
レーザ加工機が組み込まれるレーザ発振器は、例えば大
出力を得ることのできる炭酸ガスレーザからなり、相当
大型のものであるから、その位置をシガレットの銘柄に
応じて調整して開孔パターンを変更することも困難であ
る。しかもレーザ発振器の位置を調整するためには、相
当大掛かりな機構を必要とする等の問題があった。

【０００４】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、連続して高速に搬送されるチッ
プペーパ等の帯状材に、指定されたパターン形状をなし
て微細な開孔を高精度に、高品質に形成することのでき
る簡易な構成のレーザ開孔装置を提供することにある。
特に本発明は、帯状材に形成する開孔のパターン形状
を、例えばシガレットの銘柄等に応じて簡易に変更する
ことのできるレーザ開孔装置を提供することを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係るレーザ開孔装置は、長尺の帯状材を連
続して一定速度で搬送する搬送機構と、この搬送機構に
より搬送される帯状材にレーザ光を照射して所定の開孔
を形成するレーザ加工機とを備えたものであって、特に
前記レーザ加工機を、前記帯状材の搬送方向に沿って所
定の間隔で配設されると共に、前記帯状材の幅方向にそ
れぞれ移動可能に設けられた複数のレーザ開孔ヘッド
と、これらの各レーザ開孔ヘッドに一体に設けられてレ
ーザ発振器から出力されるレーザ光のコリメータ系をな
す光学路中に前記帯状材の幅方向に移動可能に配置さ
れ、前記レーザ光を反射して前記各レーザ開孔ヘッドを
介して前記帯状材に照射する反射鏡とにより構成し、指
定された開孔パターンに応じて位置調整機構により前記
各レーザ開孔ヘッドの位置を調整すると共に、制御手段
により上記指定された開孔パターンに応じて前記各レー
ザ開孔ヘッドを介するレーザ光の照射タイミングを調整
するようにしたことを特徴としている。

【０００６】即ち、コリメータ系をなす光路中に反射鏡
を設けることで、該反射鏡を一体に備えたレーザ開孔ヘ
ッドだけを帯状材の幅方向に位置調整可能に設け、これ
によって帯状材に対するレーザ光の照射位置を簡易に調
整し得るようにしてその構成の簡素化を図り、その上で
帯状材に対するレーザ光の照射タイミングを制御するこ
とで、開孔の形成パターンを容易に、しかも精度良く変
更し得るようにしたことを特徴としている。

【０００７】好ましくは請求項２に記載するように前記
制御手段においては、前記レーザ発振器が発振出力する
パルスレーザ光の発振周期、発振パルス幅およびその発
振出力を制御すると共に、前記レーザ発振器から出力さ
れたパルスレーザ光を偏向してその出力をオン・オフ制
御する音響光学モジュールのゲート時間および動作遅延
時間を制御して、前記レーザ開孔ヘッドを介するレーザ
光の照射タイミングを設定することを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について、シガレット用フィルタチップペーパ
のレーザ開孔装置を例に説明する。このレーザ開孔装置
は、所定幅の長尺のフィルタチップペーパ（帯状材）Ｐ
を、その長手方向に高速度に一定速度で搬送しながらレ
ーザ加工機を用いて該チップペーパＰの表面にパルスレ
ーザ光を照射し、これによって微細な開孔を穿つもので
あり、概略的には図１に示すように構成される。即ち、
この実施形態に係るレーザ開孔装置は、筐体１の前面パ
ネル上に上下に並べて配置された供給機構２と巻取機構
３、およびこれらの供給機構２と巻取機構３の側部に配
置された搬送機構４とを備えている。搬送機構４は、前
記筐体１の側部に配置されるレーザ加工機５に向けて前
記供給機構２から供給されるチップペーパＰを搬送する
と共に、該レーザ加工機５において開孔が形成されたチ
ップペーパＰを引き戻して前記巻取機構３に導く一連の
搬送路を形成し、前記チップペーパＰを一定の速度で連
続して搬送する（走行させる）役割を担う。

【０００９】また前記筐体１の前面パネルには、前記搬
送機構４におけるチップペーパＰの供給端部に位置して
第１のリザーブ室６が設けられ、また前記搬送機構４に
おけるチップペーパＰの排出端部に位置して第２のリザ
ーブ室７が設けられている。更に筐体１の前面パネルに
は、前記搬送機構４が形成したチップペーパＰの戻り側
の搬送路に位置して、前記レーザ加工機５により開孔が
穿たれたチップペーパＰの通気度を計測する通気度計測
部８が設けられている。尚、図中９はタッチパネル構造
の制御画面（操作パネル）であり、前記搬送機構４が形
成する搬送路の上方に位置して、且つ前記筐体１の前面
パネルを覆って設けられる前面カバーを開くことなく操
作し得るように、該前面カバーと同一面に配置されてい
る。

【００１０】図２は上述した如く構成されたレーザ開孔
装置におけるチップペーパＰの走行経路（搬送路）を示
す正面図である。図２を参照してレーザ開孔装置の構成
を更に詳しく説明すると、開孔加工に供されるチップペ
ーパＰは、リール（図示せず）に巻回されて供給され、
供給機構２のリール軸２１に装着される。このリール軸
２１は、前記前面パネルの裏面側に配置されたサーボモ
ータ２２により、例えばベルト２３を介して回転駆動さ
れて前記チップペーパＰを巻き戻すことで、該チップペ
ーパＰを前記第１のリザーブ室６を介して搬送機構４に
連続して供給する。尚、図中２４は上記ベルト２３に所
定の張力を付与するテンションローラである。またサー
ボモータ２２は、基本的にはチップペーパＰの巻き戻し
径の変化に応じてリール軸２１の回転速度を制御し、チ
ップペーパＰの供給速度を一定化制御する。

【００１１】一方、巻取機構３のリール軸３１は、前記
前面パネルの裏面側に配置されたサーボモータ３２によ
り、例えばベルト３３を介して回転駆動される。このリ
ール軸３１を回転駆動することで該リール軸３１に装着
された巻取リール（図示せず）により、前記搬送機構４
から第２のリザーブ室７を介して排出されるチップペー
パＰが順次連続して巻き取られる。尚、図中３４は上記
ベルト３３に所定の張力を与えるテンションローラであ
る。またサーボモータ３２は、基本的にはチップペーパ
Ｐの巻き取り径の変化に応じて前記リール軸３１の回転
速度を制御し、チップペーパＰの巻き取り速度を一定化
制御する。

【００１２】前記第１および第２のリザーブ室６,７
は、前記チップペーパＰの幅を有する２枚のガイドプレ
ート６１,６１,７１,７１を、所定の間隔を隔てて平行
に配置し、これらのガイドプレート６１,６１,７１,７
１の側面間（リザーブ室における前面と後面）を図示し
ないパネル板によりそのそれぞれ閉塞したもので、その
下部を図示しない吸引ポンプに連結することで負圧が加
えられるように構成されている。そしてこれらの各リザ
ーブ室６,７は、その上端開口部にそれぞれ導かれるチ
ップペーパＰを、前記負圧により前記ガイドプレート６
１,６１,７１,７１の互いに対向する内壁面に沿わせ
て、その内部にＵ字状に引き込むことで、供給機構２と
搬送機構４との干渉、また搬送機構４と巻取機構３との
干渉を防ぐ役割を担っている。即ち、リザーブ室６
（７）は、その室内に加えられる所定の負圧によりチッ
プペーパＰをＵ字状に引き込むもので、チップペーパＰ
を一定の速度で搬送する搬送機構４に対して、供給機構
２から連続して供給されるチップペーパＰの供給速度、
または巻取機構３が連続して巻き取るチップペーパＰの
巻取速度が変化したとき、その速度差に応じてチップペ
ーパＰの引き込み量（引き込み長）を変えることで、そ
の速度差のずれを吸収する役割を担っている。

【００１３】尚、前記各リザーブ室６,７の上端開口部
には一対のガイドローラ６２,６３,７２,７３がそれぞ
れ設けられており、チップペーパＰはガイドローラ６
２,６３,７２,７３にガイドされて各リザーブ室６
（７）内にそれぞれ円滑に引き込まれる。また前記各リ
ザーブ室６（７）の上方位置には、該リザーブ室６
（７）の内部に引き込まれたチップペーパＰのＵ字状を
なす湾曲底部にレーザ光を照射すると共にその反射光を
受光し、その光路長の変化から上記Ｕ字状をなす湾曲底
部までの距離Ｌ、ひいてはリザーブ室６（７）内に引き
込まれたチップペーパＰの長さを計測するレーザ測長器
６４（７４）がそれぞれ設けられている。

【００１４】これらのレーザ測長器６４（７４）にて検
出されるチップペーパＰの引き込み長さ（距離Ｌ）は、
前置増幅器を介して前記供給機構２（巻取機構３）のサ
ーボコントローラに与えられて前記サーボモータ２２
（３２）の回転速度制御に用いられる。具体的には、供
給機構２のサーボコントローラは、前記リザーブ室６に
引き込まれたチップペーパＰの長さが長くなったとき、
搬送機構４によるチップペーパＰの搬送速度に比較して
供給機構２からのチップペーパＰの供給速度が速いとし
て前記サーボモータ２２の回転速度を低下させ、逆にリ
ザーブ室６に引き込まれたチップペーパＰの長さが短く
なったとき、搬送機構４によるチップペーパＰの搬送速
度に比較して供給機構２からのチップペーパＰの供給速
度が遅いとして前記サーボモータ２２の回転速度を高め
る制御を実行する。そして基本的には前記リザーブ室６
に引き込まれるチップペーパＰの長さを一定に保つべく
前記サーボモータ２２の速度制御を実行することで、供
給機構２からのチップペーパＰの供給速度の揺らぎに拘
わりなく、搬送機構４におけるチップペーパＰの一定速
度での搬送を実現している。

【００１５】同様に巻取機構３のサーボコントローラ
は、前記リザーブ室７に引き込まれたチップペーパＰの
長さが長くなったとき、搬送機構４によるチップペーパ
Ｐの搬送速度に比較して巻取機構３におけるチップペー
パＰの巻取速度が遅いとして前記サーボモータ３２の回
転速度を早め、逆にリザーブ室７に引き込まれたチップ
ペーパＰの長さが短くなったときには、搬送機構４によ
るチップペーパＰの搬送速度に比較して巻取機構３によ
るチップペーパＰの巻取速度が速いとして前記サーボモ
ータ３２の回転速度を低下させる制御を実行する。そし
て基本的には前記リザーブ室７に引き込まれるチップペ
ーパＰの長さを一定に保つべく前記サーボモータ３２の
速度制御を実行することで、巻取機構３におけるチップ
ペーパＰの巻取速度の揺らぎに拘わりなく、搬送機構４
におけるチップペーパＰの一定速度での搬送を実現して
いる。

【００１６】尚、搬送機構４は上述した如く機能するリ
ザーブ室６,７を、その供給端部および排出端部にそれ
ぞれ備えることで、供給機構２および巻取機構３との干
渉を招来することなしにチップペーパＰを一定速度で高
速に搬送駆動する。また前記リザーブ室６,７における
チップペーパＰの引き込み長の可変許容範囲内におい
て、該チップペーパＰの高速度な搬送立ち上げと、その
立ち下げを実現し得るものとなっている。

【００１７】さて上述した第１のリザーブ室６を介して
チップペーパＰが連続して供給される搬送機構４は、筐
体１の側部に配置されたレーザ加工機５に向けて上記チ
ップペーパＰを搬送する第１および第２のガイドローラ
４１,４２を備えると共に、レーザ加工機５側に配置さ
れた第３〜第６のガイドローラ４３,４４,４５,４６、
更にこれらのガイドローラ４３,４４,４５,４６を介し
て前記レーザ加工機５側から折り返して搬送されてくる
チップペーパＰを前記第２のリザーブ室７に向けて搬送
する第７および第８のガイドローラ４７,４８と、チッ
プペーパＰを一定速度で搬送駆動する駆動ローラ４９を
備えている。特にこの駆動ローラ４９は、前記各ガイド
ローラ４１,〜４８が形成するチップペーパＰの搬送路
の最下流位置に配置されており、該搬送路上のチップペ
ーパＰを引っ張りながら搬送駆動することで、該搬送路
の途中において弛みを生じさせることなく、その全行程
に亘ってチップペーパＰを一定の速度で走行させる。

【００１８】尚、前記第２および第３のガイドローラ４
２,４３は、レーザ加工機５におけるレーザ光照射領域
（開孔加工部）にチップペーパＰを水平に搬送する第１
の搬送路を形成する役割を担っている。そして上記レー
ザ光照射領域を通過したチップペーパＰは、第３のガイ
ドローラ４３を介して下方に向けて搬送方向変換された
後、更に第４のガイドローラ４４から第５および第６の
ガイドローラ４５,４６を介して搬送方向変換されるこ
とで、その搬送方向を反転させて前記搬送機構４側へと
折り返される。この際、第３〜第６のガイドローラ４
３,４４,４５,４６が形成する第２の搬送路は、レーザ
光による開孔加工に供されたチップペーパＰを冷却する
役割を担っている。

【００１９】また前記第７および第８のガイドローラ４
７,４８が形成する搬送路の途中には、前述した通気度
計測部８が設けられている。この通気度計側部８は、例
えばチップペーパＰをその下面側から吸引した際、前記
レーザ加工機５にて穿たれた開孔を通して吸引される空
気量をその吸引力の変化として捉えることで、開孔径と
その開孔パターンとに依存する通気度を計測するもので
ある。この通気度計側により、レーザ加工機５により加
工される開孔の精度（品質）が監視される。

【００２０】ところで前述した如くして高速に連続して
搬送されるチップペーパＰにレーザ光を照射して所定パ
ターンの開孔を形成するレーザ加工機５は、次のように
構成されている。即ち、このレーザ加工機５は、前記チ
ップペーパＰの搬送方向に所定の間隔を隔てて配列し
た、例えば４つのレーザ開孔ヘッド５１ａ,５１ｂ,５１
ｃ,５１ｄを備えている。これらの各レーザ開孔ヘッド
５１ａ,５１ｂ,５１ｃ,５１ｄは、後述するようにチッ
プペーパＰの幅方向にそれぞれ位置調整可能に設けられ
ており、これによってレーザ光の照射位置をチップペー
パＰの幅方向に適宜変え得るようになっている。しかし
て各レーザ開孔ヘッド５１ａ,５１ｂ,５１ｃ,５１ｄ
は、後述する制御の下でチップペーパＰの搬送走行に連
動してそれぞれ所定のタイミングで駆動され、パルスレ
ーザ光を照射することで前記チップペーパＰに所定径の
微細な開孔を形成する。

【００２１】このような各レーザ開孔ヘッド５１ａ,５
１ｂ,５１ｃ,５１ｄの位置と、各レーザ開孔ヘッド５１
ａ,５１ｂ,５１ｃ,５１ｄからのパルスレーザ光の照射
タイミングとを調整（制御）することで、一定の速度で
連続して搬送される前記チップペーパＰ上に、例えば２
列に亘って千鳥格子状に複数の開孔が順次連続して形成
される。

【００２２】即ち、レーザ加工機５は、概略的には図３
に示すように並列に設けられた２系統のレーザ発振ユニ
ット５２ａ,５２ｂを備えている。これらの各レーザ発
振ユニット５２ａ,５２ｂは、例えば炭酸ガスレーザ発
振器と、この炭酸ガスレーザ発振器から発振出力される
レーザ光を偏向制御してパルス化する音響光学モジュー
ルとを備えた大型のもので、図１に示すように筐体１の
上部に、その光学系を横向きにして配置される。そして
各レーザ発振ユニット５２ａ,５２ｂは、前述したレー
ザ開孔ヘッド５１ａ,５１ｂ,５１ｃ,５１ｄを介してチ
ップペーパＰにレーザ光を照射する如く構成される。特
にレーザ発振ユニット５２ａはレーザ開孔ヘッド５１
ａ,５１ｂに対してパルスレーザ光をそれぞれ導入し、
またレーザ発振ユニット５２ｂはレーザ開孔ヘッド５１
ｃ,５１ｄに対してパルスレーザ光をそれぞれ導入する
如く構成され、その役割が分担されている。

【００２３】ここで前記各レーザ発振ユニット５２ａ,
５２ｂについて図３を参照して更に詳しく説明すると、
各レーザ発振ユニット５２ａ（５２ｂ）は、孔開け加工
可能な大出力のレーザ光（例えばＣＯ₂レーザ）を発振
出力する炭酸ガスレーザ発振器５３ａ（５３ｂ）と、こ
のレーザ発振器５３ａ（５３ｂ）を発振駆動する電源５
４ａ（５４ｂ）とを備える。更に上記レーザ発振器５３
ａ（５３ｂ）から出力されたレーザ光を入力し、該レー
ザ光を所定の角度に偏向する音響光学モジュール（ＡＯ
Ｍ；Acousto Opticic Modulater）５５ａ（５５ｂ）
と、この音響光学モジュール５５ａ（５５ｂ）にて偏向
されたレーザ光を所定のレーザ加工部位に照射する光学
系５６ａ（５６ｂ）と、前記音響光学モジュール５５ａ
（５５ｂ）にて偏向されなかったレーザ光、つまり音響
光学モジュール５５ａ（５５ｂ）を介して直進するレー
ザ光を吸収して、その外部出力を阻止する光ダンパ５７
ａ（５７ｂ）とを備える。

【００２４】ちなみに上記光学系５６ａ（５６ｂ）は、
例えばレーザ光を反射してその光路（光軸方向）を変更
する３つ反射ミラーａ,ｂ,ｃや、レーザ光の光路中に配
置されて該レーザ光を分光するビームスプリッタｄ,ｅ
を備えて構成される。尚、前段のビームスプリッタｄに
より分光された前記レーザ光の一部は、強度検出器（パ
ワーデテクタ；ＰＤ）５８ａ（５８ｂ）により受光され
てその強度が検出されている。そしてこの強度検出器５
８ａ（５８ｂ）にて検出されたレーザ光の強度は出力制
御部５９ａ（５９ｂ）に与えられ、該出力制御部５９ａ
（５９ｂ）により前記音響光学モジュール５５ａ（５５
ｂ）の駆動がフィードバック制御されるようになってい
る。また後段のビームスプリッタｅにより分光されたレ
ーザ光の一方は、レーザ開孔ヘッド５１ａ（５１ｃ）に
導かれ、また他方のレーザ光は第３の反射ミラーｃを介
してレーザ開孔ヘッド５１ｂ（５１ｄ）に導かれる。特
に後段のビームスプリッタｅを介して分光されて２つの
レーザ開孔ヘッドにそれぞれ導かれるレーザ光の光路は
互いに平行に、且つコリメータ系をなして構成されてお
り、その光路長の変化に拘わりなくレーザ光を一定の条
件で前記各レーザ開孔ヘッドにそれぞれ導き得るように
構成されている。

【００２５】尚、前記音響光学モジュール５５は、レー
ザ光に対して透明なＳi単結晶等の光学素材を主体とす
るもので、例えばその端面に貼着されたピエゾ素子に加
えられる所定周波数ｆの駆動電圧Ｖを受けて振動して、
該光学素材に入射されたレーザ光をその結晶方位によっ
て特定される向きに所定の角度θだけ偏向する機能を有
する。ちなみに音響光学モジュール５５は、図４(ａ)に
示すようにその振動周波数ｆに応じた角度θ方向に上記
レーザ光を偏向し、また図４(ｂ)に示すようにその駆動
電圧Ｖに応じてレーザ光の出力効率％を変化させて上記
の如く偏向出力するレーザ光の強度を可変する特性を有
している。

【００２６】しかして前記出力制御部５９は、所定の周
波数ｆ（例えば４０ＭＨz）の駆動電圧Ｖを所定の周期
Ｔ毎にパルス幅変調し、パルス幅ＰＷのバースト信号を
音響光学モジュール５５に加えることで、上記パルス幅
ＰＷの期間に亘って角度θ方向に偏向したレーザ光を該
音響光学モジュール５５からパルス出力するように制御
動作する。この際、出力制御部５５は、前記強度検出器
５８にて検出されたレーザ光の強度に応じて上記駆動電
圧Ｖをフィードバック制御してレーザ光の出力効率％を
変化させ、これによってレーザ光の強度を一定化制御す
るものとなっている。

【００２７】ところで上述した各レーザ発振ユニット５
２ａ（５２ｂ）から出力されるパルスレーザ光をチップ
ペーパＰに照射する前記各レーザ開孔ヘッド５１ａ,５
１ｂ,５１ｃ,５１ｄは、そのレーザ光照射系の光軸を前
記チップペーパＰの表面に対して垂直に設定したもので
あり、図５(ａ)(ｂ)に示すように上端部に前記レーザ発
振ユニット５２ａ（５２ｂ）から出力されるパルスレー
ザ光を上記垂直方向に反射する反射鏡ｆを一体に備えて
いる。特に各レーザ開孔ヘッド５１ａ,５１ｂ,５１ｃ,
５１ｄは、上記反射鏡ｆを前記レーザ発振ユニット５２
ａ（５２ｂ）が出力するパルスレーザ光の光軸上に位置
付けながら、前述したようにチップペーパＰの幅方向に
移動自在に設けられている。

【００２８】尚、これらの各レーザ開孔ヘッド５１ａ,
５１ｂ,５１ｃ,５１ｄは、例えばリニアアクチュエータ
（図示せず）により支持されており、ステッピングモー
タ等により上記リニアアクチュエータを駆動することで
位置調整される。更に各レーザ開孔ヘッド５１ａ,５１
ｂ,５１ｃ,５１ｄには、マイクロメータヘッドが組み込
まれており、このマイクロメータヘッドをマニュアル操
作することで前記リニアアクチュエータに対する取り付
け位置が調整されて、その微調整を行い得るようになっ
ている。

【００２９】ちなみに前記各レーザ開孔ヘッド５１ａ,
５１ｂ,５１ｃ,５１ｄは、チップペーパＰの搬送方向に
所定の間隔Ｘを隔てて配置され、且つ各位置にて前記チ
ップペーパＰの幅方向にそれぞれ位置調整可能に設けら
れる。特にこの実施形態に係る装置においては、図６に
レーザ開孔ヘッド５１ａ,５１ｂ,５１ｃ,５１ｄの支持
部におけるヘッド支持孔の形状を示すように、チップペ
ーパＰの搬送方向の上流側に配置された第１および第２
のレーザ開孔ヘッド５１ａ,５１ｂは、チップペーパＰ
をその幅方向に２分した搬送方向右側（図中下側）の領
域にレーザ光を照射する如くそれぞれ位置調整可能に設
けられている。また下流側に配置された第３および第４
のレーザ開孔ヘッド５１ｃ,５１ｄは、チップペーパＰ
の搬送方向左側（図中上側）の領域にレーザ光を照射す
る如くそれぞれ位置調整可能に設けられている。尚、各
レーザ開孔ヘッド５１ａ,５１ｂ,５１ｃ,５１ｄを、チ
ップペーパＰの全幅に亘ってそれぞれ位置調整可能に設
けるように構成することも勿論可能である。

【００３０】このようにチップペーパＰの幅方向にそれ
ぞれ位置調整可能に設けられた４つのレーザ開孔ヘッド
５１ａ,５１ｂ,５１ｃ,５１ｄによれば、例えばこれに
の各ヘッドを幅方向の同一位置に位置付けることにより
チップペーパＰに開孔を１列に形成することができ、ま
たその位置を異ならせることで最大４列の開孔を形成す
ることができる。更に各レーザ開孔ヘッド５１ａ,５１
ｂ,５１ｃ,５１ｄからのパルスレーザ光の照射タイミン
グを制御することにより、チップペーパＰの搬送速度と
相俟って、例えば図７(ａ)〜(ｅ)に示すようなパターン
形状で開孔ｈを形成することが可能となる。

【００３１】さて上述した如く構成されたレーザ加工機
５の駆動条件は、チップペーパＰの搬送速度に関連して
前述した制御画面（操作パネル）９を介して入力設定さ
れる。そして制御画面９においては、例えばシガレット
の銘柄を指定することで、その銘柄に応じたチップペー
パＰの種別や、その開孔パターンおよび開孔による通気
度等の仕様が設定されるように構成されている。この
際、例えば図８に示すような開孔パターン設定画面Ｒを
用い、パターン種別を示すアイコンの選択指定に応じて
択指定された開孔パターンのイメージを表示し、これに
よってチップペーパＰに形成すべき開孔のパターン形状
を確認しながらその選択指定を行うようにしても良い。

【００３２】しかしてシガレットの銘柄が指定されてチ
ップペーパＰに対する仕様が決定され、また上述したよ
うにチップペーパＰに形成するべく開孔のパターンが設
定されると、これに応じて前記各レーザ開孔ヘッド５１
ａ,５１ｂ,５１ｃ,５１ｄの位置が調整される。そして
前記制御画面（操作パネル）９上には、例えば図９に示
すようなレーザ設定画面Ｍが表示され、前述したレーザ
発振ユニット５２ａ,５２ｂ毎にその駆動（制御）条件
が表示される。この駆動条件は、前記レーザ発振器５３
ａ,５３ｂをパルス駆動する上での発振周期（パルスレ
ーザ光の照射周期）[Period]と、その発振パルス幅[Wid
th]、また前記音響光学モジュール５５ａ,５５ｂを駆動
する上での遅延時間[Delay]とそのゲート時間幅[Gat
e]、そしてレーザ光の出力[Reference]の情報としてそ
れぞれ与えられる。これらの各制御条件は、チップペー
パＰの搬送速度に応じて予め設定されており、前述した
如く指定された仕様に応じてレーザ設定画面Ｍに表示さ
れて確認が促されるものであるが、適宜、その変更設定
が可能である。

【００３３】しかして上述した如くレーザ設定画面Ｍを
用いてレーザ加工機５の駆動条件が設定されると、前記
電源５４ａ（５４ｂ）は前記発振周期[Period]とパルス
幅[Width]の情報に従って図１０(ａ)に示す如き第１の
制御パルス信号を発生して前記レーザ発振器５３ａ（５
３ｂ）を発振駆動する。これによってレーザ発振器５３
ａ（５３ｂ）は、[Reference]により示される出力条件
を満たすように、図１０(ｂ)に示すようにレーザ光を発
振出力する。一方、前記出力制御部５９ａ（５９ｂ）は
前記遅延時間[Delay]とゲート時間幅[Gate]の情報に従
い、前記第１の制御パルス信号に同期して図１０(ｃ)に
示すような第２の制御パルス信号を発生する。前記レー
ザ発振器５３ａ（５３ｂ）からのレーザ光を入力する音
響光学モジュール５５ａ（５５ｂ）は、このような第２
の制御パルス信号を入力することで上記レーザ光を偏向
制御し、図１０(ｄ)に示すようにその出力が安定した領
域のレーザ光を、チップペーパＰに照射すべきパルスレ
ーザ光として出力する。

【００３４】従って前述したように制御画面（操作パネ
ル）９を用いてチップペーパＰに対する開孔加工条件を
指定すれば、これによって前記各レーザ開孔ヘッド５１
ａ,５１ｂ,５１ｃ,５１ｄの位置が調整され、またレー
ザ設定画面Ｍを介してレーザ加工機５の駆動条件が設定
されるので、後はチップペーパＰの搬送開始に同期させ
てレーザ加工機５を作動させるだけで、簡易に、しかも
効率的に所定のパターン形状の開孔ｈを高精度に形成す
ることが可能となる。

【００３５】また上述した如く構成されたレーザ開孔装
置によれば、反射鏡ｆを一体に備えたレーザ開孔ヘッド
５１ａ,５１ｂ,５１ｃ,５１ｄだけをチップペーパＰの
幅方向に位置調整する構成であり、大型で重量のあるレ
ーザ発振ユニット５２ａ,５２ｂを固定的に設けるだけ
でよいので、その構成の大幅な簡素化を図ることができ
る。特にレーザ開孔ヘッド５１ａ,５１ｂ,５１ｃ,５１
ｄを支持して、その位置を調整するリニアアクチュエー
タを簡易な構造で、位置調整精度の高いものとすること
が容易なので、この点でもトップペーパＰに対する開孔
加工精度を容易に高めることができる等の効果が奏せら
れる。しかも各レーザ開孔ヘッドは、レーザ発振ユニッ
トの間をコリメータ系を介して光学的に結合されて前記
チップペーパＰの幅方向に移動可能に設けられているの
で、開孔パターンに応じて位置調整を行ったとしてもそ
の光学系に乱れが生じることがない。従ってレーザ開孔
ヘッドの位置調整に拘わりなく、常に最適状態（合焦点
状態）でチップペーパＰにレーザ光を照射して開孔を形
成することができ、その開孔加工精度を十分に高く維持
することができる。

【００３６】更には前述したように制御画面（操作パネ
ル）９を用いて開孔のパターン形状や、その開孔を形成
する上でのレーザ光の照射条件（レーザ駆動条件）を確
認しながらその制御条件設定を行い得るので、その取り
扱い（操作性）が非常に良好である等の効果も奏せられ
る。尚、本発明は上述した実施形態に限定されるもので
はない。例えばレーザ加工機５が備えるレーザ開孔ヘッ
ドの数や、これらのレーザ開孔ヘッドにレーザ光を導入
するレーザ発振ユニットの数はチップペーパＰに対する
開孔仕様や、装置の仕様等に応じて設定すれば良いもの
である。またレーザ発振ユニットとしては、レーザ発振
器から出力されたパルスレーザ光を分光した後、分光し
た各パルスレーザ光をそれぞれ音響光学モジュールを用
いて偏向制御するように構成することもできる。またこ
こではチップペーパＰに対する開孔加工を例に説明した
が、他の同様な帯状材に開孔を形成する場合にも同様に
適用することができる。その他、本発明はその要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、帯
状材の搬送方向に所定の間隔を隔てて並べて設けた複数
のレーザ開孔ヘッドを、開孔の形成パターンに応じて帯
状材の幅方向に移動可能に設け、またこれらの各レーザ
開孔ヘッドへのレーザ光の導入をコリメータ系をなす光
学系を介して行うようにしているので、レーザ開孔ヘッ
ドの支持機構および移動機構を含むレーザ加工機の全体
構成の大幅な簡易化を図ることができる。しかも制御画
面を用いて前記各レーザ開孔ヘッドの位置調整を行い、
また各レーザ開孔ヘッドからのレーザ光の照射タイミン
グを制御するので、簡易にして効果的に所望とするパタ
ーン形状の開孔を高精度に形成することができる等の効
果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るシガレット用フィル
タチップペーパのレーザ開孔装置の概略構成を示す図。

【図２】図１に示すレーザ開孔装置におけるチップペー
パの搬送路を示す図。

【図３】レーザ開孔装置におけるレーザ加工機の概略構
成図。

【図４】レーザ加工機に組み込まれてレーザ光を偏向制
御する音響光学モジュールの特性を示す図。

【図５】レーザ加工機におけるレーザ開孔ヘッドとレー
ザ発振ユニットとの結合部の構成例を示す図。

【図６】チップペーパＰに対するレーザ開孔ヘッドの位
置調整範囲を示す図。

【図７】チップペーパＰに形成する開孔のパターン例を
示す図。

【図８】制御画面における開孔パターン設定画面Ｒの例
を示す図。

【図９】制御画面におけるレーザ設定画面Ｍの例を示す
図。

【図１０】レーザ発振器に対する制御パルス信号とその
レーザ光出力、および音響光学モジュールに対する制御
パルス信号とそのレーザ光出力との関係を示す図。

【符号の説明】

２ 供給機構 ３ 巻取機構 ４ 搬送機構 ５ レーザ加工機 ６,７ リザーブ室 ９ 制御画面（操作パネル） ５１ａ,５１ｂ,５１ｃ,５１ｄ レーザ開孔ヘッド ５２ａ,５２ｂ レーザ発振ユニット ５３ａ,５３ｂ レーザ発振器 ５５ａ,５５ｂ 音響光学モジュール ａ,ｂ,ｆ 反射ミラー（反射鏡） ｄ,ｅ ビームスプリッタ Ｐ チップペーパ（帯状材）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺の帯状材を連続して一定速度で搬送
   する搬送機構と、この搬送機構により搬送される帯状材
   にレーザ光を照射して所定の開孔を形成するレーザ加工
   機とを備えてなり、 前記レーザ加工機は、 前記帯状材の搬送方向に沿って所定の間隔で配設される
   と共に、前記帯状材の幅方向にそれぞれ移動可能に設け
   られた複数のレーザ開孔ヘッドと、 これらの各レーザ開孔ヘッドに一体に設けられてレーザ
   発振器から出力されるレーザ光のコリメータ系をなす光
   学路中に前記帯状材の幅方向に移動可能に配置され、前
   記レーザ光を反射して前記各レーザ開孔ヘッドを介して
   前記帯状材に照射する反射鏡と、 指定された開孔パターンに応じて前記各レーザ開孔ヘッ
   ドの位置を調整する位置調整機構と、 上記指定された開孔パターンに応じて前記各レーザ開孔
   ヘッドを介するレーザ光の照射タイミングを調整する制
   御手段とを具備したことを特徴とするレーザ開孔装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記レーザ発振器が発
   振出力するパルスレーザ光の発振周期、発振パルス幅お
   よびその発振出力を制御すると共に、前記レーザ発振器
   から出力されたパルスレーザ光を偏向してその出力をオ
   ン・オフ制御する音響光学モジュールのゲート時間およ
   び動作遅延時間を制御して、前記レーザ開孔ヘッドを介
   するレーザ光の照射タイミングを設定することを特徴と
   する請求項１に記載のレーザ開孔装置。