JP2002160087A - 排煙機構を備えたレーザ加工装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工部分から発生する煙に含まれる微粒子が
堆積してシート上に落下することなく、良好なレーザ加
工を行う。 【解決手段】 所定方向に沿って連続的に移動するシー
ト（６）にレーザビーム（２）を照射して加工するレー
ザ加工装置。レーザビームを供給するためのレーザ光源
と、レーザビームをシート上へ導くための導光部（１
２）と、レーザビームの照射によりシートの加工部分か
ら発生する煙を吸引排出するための吸引排出手段（１３
〜１８）とを備えている。吸引排出手段は、煙に含まれ
る微粒子がシート上に落下することがないように堆積さ
せるための堆積部（１３，１４）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排煙機構を備えた
レーザ加工装置および方法に関し、特に連続用紙に対し
てミシン目を形成するときに発生する煙の排出処理機構
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンピュータの出力帳票とし
て、いわゆる連続用紙が使用されている。連続用紙は一
方向に沿って長く延びた用紙であり、その長手方向すな
わち連続方向に沿って両側に一対の縦ミシン目が形成さ
れている。また、その長手方向と直交する方向すなわち
幅方向に沿って横ミシン目が多数形成されている。

【０００３】連続用紙にミシン目を形成する方法とし
て、適当な搬送手段の作用によって移動する連続用紙上
に、パルス発振されたレーザビームを、集光レンズを介
して照射する方法が知られている。この場合、レーザビ
ームの照射により、連続用紙のカット部分から煙が発生
する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、レー
ザビームを連続用紙に照射して加工する場合、レーザビ
ームの照射により連続用紙の加工部分から煙が発生す
る。発生した煙が集光レンズと連続用紙との間の光路中
に滞留すると、この光路に沿って連続用紙に照射される
レーザビームが煙によって遮られ、良好なレーザ加工を
行うことができない。

【０００５】また、レーザビームの照射により連続用紙
の加工部分から発生した煙が集光レンズと連続用紙との
間の光路中に滞留すると、その煙が集光レンズの表面に
作用する。その結果、集光レンズの表面が損なわれ、良
好なレーザ加工を行うことができない。

【０００６】そこで、加工部分から発生する煙によって
レーザビームが実質的に遮られることなく、且つこの煙
の作用によって集光レンズの表面が実質的に損なわれる
ことがないように、加工部分から発生する煙を吸引排出
する構成が考えられる。しかしながら、特段の策を講じ
ることなく単に煙を吸引排出しようとすると、煙に含ま
れる微粒子がシートの上方で堆積し、大きくなった微粒
子の塊がシート上に落下して固着することが考えられ
る。

【０００７】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、加工部分から発生する煙に含まれる微粒子が
堆積してシート上に落下することなく、良好なレーザ加
工を行うことのできる、レーザ加工装置および方法を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明では、所定方向に沿って連続的に
移動するシートにレーザビームを照射して加工するレー
ザ加工装置において、レーザビームを供給するためのレ
ーザ光源と、前記レーザ光源から出力されたレーザビー
ムを前記シート上へ導くための導光部と、レーザビーム
の照射により前記シートの加工部分から発生する煙を吸
引排出するための吸引排出手段とを備え、前記吸引排出
手段は、前記煙に含まれる微粒子が前記シート上に落下
することがないように堆積させるための堆積部を有する
ことを特徴とするレーザ加工装置を提供する。

【０００９】第１発明の好ましい態様によれば、前記吸
引排出手段は、前記煙を前記堆積部に向けるための空気
を吹き出すための吹出し部をさらに有する。

【００１０】本発明の第２発明では、所定方向に沿って
連続的に移動するシートにレーザビームを照射して加工
するレーザ加工方法において、レーザビームの照射によ
りシートの加工部分から発生する煙を吸引排出する際
に、前記煙に含まれる微粒子が前記シート上に落下する
ことがないように堆積させることを特徴とするレーザ加
工方法を提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明では、たとえば連続用紙の
ようなシートに縦ミシン目を形成するレーザ加工装置に
おいて、レーザビームの照射により連続用紙の加工部分
から発生する煙を吸引排出するための吸引排出手段を備
えている。そして、この吸引排出手段は、煙に含まれる
微粒子がシート上に落下することがないように堆積させ
るための堆積部を有し、必要に応じて、煙を堆積部に向
けるための空気を吹き出すための吹出し部をさらに有す
る。

【００１２】したがって、本発明では、レーザビームの
照射により連続用紙の加工部分から発生する煙によって
レーザビームが実質的に遮られることなく、且つこの煙
の作用によって集光レンズの表面が実質的に損なわれる
こともない。加えて、加工部分から発生する煙に含まれ
る微粒子が堆積してシート上に落下することなく、良好
なレーザ加工を行うことができる。

【００１３】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるレーザ加
工装置の構成を概略的に示す斜視図である。また、図２
は、図１のレーザ加工装置に組み込まれた排煙処理機構
の構成を概略的に示す図である。なお、図１では、図面
の明瞭化のために、排煙処理機構の各構成要素の図示を
省略している。本実施形態では、連続用紙に対して縦ミ
シン目を形成するレーザ加工装置に本発明を適用してい
る。

【００１４】図１に示す装置は、パルス発振型のレーザ
光源として、たとえば炭酸ガスレーザ光源１を備えてい
る。レーザ光源１から射出されたレーザビーム２は、コ
リメータレンズ３を介して平行ビームとなり、光路折り
曲げ用のミラー４に入射する。ミラー４で反射されたレ
ーザビーム２は、集光レンズ５を介して集光された後、
処理すべき連続用紙６上に結像スポットを形成する。

【００１５】一方、連続用紙６は、その長手方向（図中
矢印Ｆ１で示す）に沿って連続的に搬送される。こうし
て、連続的に移動する連続用紙６上にレーザビーム２を
照射することにより、連続用紙６の長手方向に沿った縦
ミシン目７が形成される。このとき、レーザビーム２の
照射により、縦ミシン目７のカット部分から煙が発生す
る。すなわち、連続用紙６の加工部分の紙自体およびそ
の表面に塗布されていた接着剤などが燃焼により昇華し
て発煙する。

【００１６】図２を参照すると、連続用紙６は、その長
手方向に沿って所要のテンションが加えられた状態で、
４つのガイドローラー１１ａ〜１１ｄの周面に当接しな
がら図中左側から右側へ搬送される。そして、レーザ光
源１（図２では不図示）から供給されたレーザビーム２
が、コリメータレンズ３（図２では不図示）を介して、
ミラー４と集光レンズ５とから構成された導光ユニット
１２に入射する。導光ユニット１２に入射したレーザビ
ーム２は、集光レンズ５を介して集光され、連続用紙６
の表面（一対のガイドローラー１１ｂと１１ｃとの間に
おいて上側の面）に結像スポットを形成する。

【００１７】本実施形態では、連続用紙６の加工部分か
ら発生する煙を吸引排出するための第１吸引排出ダクト
１３が設けられている。第１吸引排出ダクト１３は、連
続用紙６の表面側（一対のガイドローラー１１ｂと１１
ｃとの間において上側）において、導光ユニット１２の
下端部からガイドローラー１１ｂの図中左側までＬ字状
に延びている。そして、第１吸引排出ダクト１３の導光
ユニット１２側とは反対側の端に、たとえば可撓性の配
管１４の一端１４ａが接続され、この配管１４の他端は
図示を省略したリングブロアーなどの吸込み手段に接続
されている。

【００１８】また、第１吸引排出ダクト１３には、加工
部分から発生する煙を配管１４の一端１４ａの方へ向け
るための空気を吹き出す一対の吹出しノズル（不図示）
が設けられている。第１の吹出しノズルは、その吹出し
口が導光ユニット１２と連続用紙６との間の狭い光路に
向かってほぼ水平に開口している。また、第２の吹出し
ノズルは、その吹出し口が集光レンズ５の直ぐ下側の光
路に向かってほぼ水平に開口している。

【００１９】したがって、第１の吹出しノズルから供給
された空気１５ａは、導光ユニット１２と連続用紙６と
の間の狭い光路を図中左側に向かって通過する。一方、
第２の吹出しノズルから供給された空気１５ｂは、導光
ユニット１２から図中下側に向かって吐き出される。な
お、第１の吹出しノズルおよび第２の吹出しノズルに
は、たとえば可撓性の配管（不図示）の一端が接続され
ている。そして、その可撓性配管の他端は、たとえば当
該施設内に配設されている圧縮空気の送給用配管（不図
示）に接続されている。

【００２０】一方、連続用紙６の裏面側（一対のガイド
ローラー１１ｂと１１ｃとの間において下側）には、連
続用紙６の加工部分から発生する煙を吸引排出するため
の第２吸引排出ダクト１６が設けられている。第２吸引
排出ダクト１６の吸引口は、連続用紙６の加工部分に向
かって大きく開口している。また、第２吸引排出ダクト
１６の内部には、連続用紙６の加工部分から発生する煙
に含まれる微粒子などを捕捉するためのフィルター１７
が設けられている。

【００２１】さらに、第２吸引排出ダクト１６には、た
とえば可撓性の配管１８の一端が接続され、この配管１
８の他端は、図示を省略したリングブロアーなどの吸込
み手段に接続されている。なお、配管１４の他端が接続
されるリングブロアーと配管１８の他端が接続されるリ
ングブロアーとは、同一のものであってもよいし、互い
に異なる別々のものであってもよい。

【００２２】以上のように、本実施形態では、レーザビ
ーム２の照射により連続用紙６の加工部分から煙が発生
しても、連続用紙６の表面側では、第２の吹出しノズル
から供給される空気１５ｂの作用により、発生した煙が
集光レンズ５に付着するのが防止される。また、第１の
吹出しノズルから供給される空気（排気ガイドエアー）
１５ａの作用により、発生した煙が第１吸引排出ダクト
１３の内部を介して配管１４の一端１４ａの方へ誘導さ
れた後に、配管１４を介して吸引排出される。一方、連
続用紙６の裏面側では、発生した煙が、第２吸引排出ダ
クト１６および配管１８を介して吸引排出される。

【００２３】このように、本実施形態では、加工部分か
ら発生する煙が、集光レンズ５と連続用紙６との間の光
路中にほとんど滞留しない。その結果、この煙によって
レーザビーム２が実質的に遮られることなく、且つこの
煙の作用によって集光レンズ５の表面が実質的に損なわ
れることなく、良好な縦ミシン目の形成を行うことがで
きる。

【００２４】さらに、本実施形態では、加工部分から発
生する煙が、第１吸引排出ダクト１３の内部を介して配
管１４の一端１４ａの方へ誘導された後に、配管１４を
介して吸引排出される。したがって、煙に含まれる微粒
子は、図２において参照符合Ａで示す湾曲部に付着して
堆積し易い。仮に、湾曲部Ａに付着した微粒子が落下し
ても、その大部分は配管１４を介して吸引排出され、極
く一部分だけが配管１４の一端１４ａの近傍に堆積す
る。こうして、煙に含まれる微粒子が湾曲部Ａや配管１
４の一端１４ａの近傍に堆積しても、大きくなった微粒
子の塊がシート６上に落下して固着することはなく、良
好なレーザ加工を行うことができる。

【００２５】なお、上述の実施形態では、連続用紙の長
手方向に沿って１本の縦ミシン目を形成する例を示して
いるが、上述の構成を有する装置を並列的に設置するこ
とにより、たとえば一対の縦ミシン目を形成することも
できる。あるいは、１つのレーザ光源からのビームを２
つのビームに分割し、各ビームを上述の構成に準じて連
続用紙６上へ導くことにより、一対の縦ミシン目を形成
することもできる。以下、連続用紙に一対の縦ミシン目
を形成するレーザ加工装置に好適な排煙処理機構の構成
例を概略的に説明する。

【００２６】図３は、図２に対応する図であって、連続
用紙に一対の縦ミシン目を形成するレーザ加工装置に組
み込まれた排煙処理機構の構成を概略的に示す図であ
る。図３において、（ａ）は連続用紙６のレーザ加工面
を上から見た平面図であり、（ｂ）は図２に対応する側
面図である。図３では、図２に示す構成要素と同様の機
能を有する要素に同じ参照符号（あるいは同じ参照符号
＋「’」）を付している。

【００２７】図３では、連続用紙６の移動方向（長手方
向）に沿って間隔を隔てた一対の導光ユニット１２およ
び１２’が、連続用紙６の幅方向に沿って往復移動可能
に構成されている。そして、連続用紙６の表面側におい
て、一対の導光ユニット１２および１２’の両側には、
第１吸引排出ダクト１３および１３’がそれぞれ設けら
れている。また、連続用紙６の裏面側には、一対の導光
ユニット１２および１２’に対応する一対の加工部分を
包括するように、連続用紙６の幅方向に沿ってそのほぼ
全体に亘って延びる第２吸引排出ダクト１６が設けられ
ている。

【００２８】なお、図３の実施形態では、連続用紙６の
移動方向に沿って間隔を隔てた一対の導光ユニット１２
および１２’が連続用紙６の幅方向に沿って往復移動可
能に構成されている。しかしながら、これに限定される
ことなく、一対の導光ユニット１２および１２’を連続
用紙６の幅方向の１つの直線に沿って往復移動させた
り、一対の導光ユニット１２および１２’を連続用紙６
の幅方向の１つの直線に沿って固定的に設置することも
できる。

【００２９】なお、図１〜図３に示す実施形態では、連
続用紙に縦ミシン目を形成するレーザ加工装置に対して
本発明を適用しているが、連続用紙に横ミシン目を順次
形成するレーザ加工装置に対しても本発明を適用するこ
とができる。以下、連続用紙に横ミシン目を順次形成す
るレーザ加工装置の構成を概略的に説明する。図４は、
本発明を適用可能なレーザ加工装置の一例として、横ミ
シン目形成装置の構成を概略的に示す斜視図である。

【００３０】図４に示す装置は、パルス発振型のレーザ
光源として、たとえば炭酸ガスレーザ光源３１を備えて
いる。レーザ光源３１から射出されたレーザビーム３２
は、コリメータレンズ３３を介して平行ビームとなり、
第１ミラー３４に入射する。第１ミラー３４で反射され
たレーザビーム３２は、第２のミラー３５で再び偏向さ
れた後、ガルバノメータースキャナー３６の反射鏡３６
ａに入射する。

【００３１】ガルバノメータースキャナー３６は、１枚
の反射鏡３６ａを所望のタイミングにしたがって所定の
軸線廻りに往復回動させる。ガルバノメータースキャナ
ー３６の走査タイミング、すなわち反射鏡３６ａの往復
回動の動作タイミングは、制御部３７によって制御され
る。ガルバノメータースキャナー３６の反射鏡３６ａに
よって反射されたレーザビーム３２は、集光レンズ３８
を介して集光された後、処理すべき連続用紙３９上に結
像スポットを形成する。

【００３２】上述したように、反射鏡３６ａは、所望の
可変タイミングにしたがって往復回動する。したがっ
て、図中時計廻りに回転する反射鏡３６ａの作用によ
り、レーザビーム３２は参照符号３２ａで示す位置から
参照符号３２ｂで示す位置へ所定の走査面に沿って走査
され、その結果、連続用紙３９上においても図中破線で
示す直線軌道４０に沿って結像スポットが走査されるこ
とになる。すなわち、ガルバノメータースキャナー３６
および集光レンズ３８は、結像スポットが連続用紙３９
上において直線軌道４０に沿って等速度で移動するよう
に構成されている。

【００３３】一方、連続用紙３９は、その長手方向（図
中矢印Ｆ２で示す）に沿って連続的に且つ等速度で搬送
される。図示を省略したが、連続用紙３９の搬送手段と
して、無端ベルトコンベアなどを利用した周知の搬送ユ
ニットを用いることができる。なお、ガルバノメーター
スキャナー３６の走査面と連続用紙３９の表面との交差
線すなわち直線軌道４０が連続用紙３９の幅方向に対し
て斜めに設定され、その角度θが後述するように連続用
紙３９の移動速度に応じて調整される。

【００３４】この目的のため、第２ミラー３５、ガルバ
ノメータースキャナー３６および集光レンズ３８は、ス
テージ４１上に固定的に支持されている。なお、ステー
ジ４１には、ガルバノメータースキャナー３６の反射鏡
３６ａで反射されて集光レンズ３８へ向かうレーザビー
ム３２を通過させるための切り欠き部４１ａが形成され
ている。また、第２ミラー３５へ入射するレーザビーム
３２の中心軸線を中心としてステージ４１を回転駆動す
るための駆動手段として、たとえばサーボモータ４２が
設けられている。

【００３５】こうして、サーボモータ４２によりステー
ジ４１を回転駆動すると、ガルバノメータースキャナー
３６および集光レンズ３８が一体的に回転駆動され、ひ
いてはガルバノメータースキャナー３６の走査面が変化
する。その結果、直線軌道４０と連続用紙３９の幅方向
とがなす走査角度θが変化する。制御部３７は、連続用
紙３９の搬送手段から供給される移動速度情報に基づい
て、サーボモータ４２によりステージ４１を回転駆動
し、ひいてはガルバノメータースキャナー３６による走
査角度θを制御する。こうして、連続用紙３９の移動速
度に応じて走査角度θを適宜調整することにより、連続
用紙３９の長手方向と正確に直交する方向に沿って横ミ
シン目が形成される。

【００３６】以上のように、図４に示す実施形態では、
連続用紙３９が移動する方向と交差する方向にレーザビ
ームが走査されるが、この実施形態に対しても図２に示
す方式と類似の方式にしたがって排煙処理機構を設ける
ことができる。すなわち、簡素な構成例として、第１吸
引排出ダクト、第２吸引排出ダクトおよび吹出しノズル
を、走査軌道に対して平行に且つ固定的に設けることが
できる。また、排煙処理機構の具体的な構成について
は、これに限定されることなく、様々な変形例が可能で
ある。

【００３７】なお、上述の各実施形態では、連続用紙に
レーザ加工を施しているが、これに限定されることな
く、他の適当なシートに対して本発明を適用することも
できる。また、上述の各実施形態では、連続用紙にミシ
ン目を形成しているが、これに限定されることなく、た
とえば切断などの他のレーザ加工に対して本発明を適用
することもできる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、レー
ザビームの照射により連続用紙のようなシートの加工部
分から煙が発生しても、加工部分から発生する煙に含ま
れる微粒子が堆積してシート上に落下することなく、良
好なレーザ加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかるレーザ加工装置の構
成を概略的に示す斜視図である。

【図２】図１のレーザ加工装置に組み込まれた排煙処理
機構の構成を概略的に示す図である。

【図３】図２に対応する図であって、連続用紙に一対の
縦ミシン目を形成するレーザ加工装置に組み込まれた排
煙処理機構の構成を概略的に示す図である。

【図４】本発明を適用可能なレーザ加工装置の一例とし
て、横ミシン目形成装置の構成を概略的に示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ レーザ光源 ２ レーザビーム ３ コリメータレンズ ４ ミラー ５ 集光レンズ ６ 連続用紙 ７ 縦ミシン目 １１ ガイドローラー １２ 導光ユニット １３ 第１吸引排出ダクト １４，１８ 配管 １６ 第２吸引排出ダクト １７ フィルター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定方向に沿って連続的に移動するシー
   トにレーザビームを照射して加工するレーザ加工装置に
   おいて、 レーザビームを供給するためのレーザ光源と、 前記レーザ光源から出力されたレーザビームを前記シー
   ト上へ導くための導光部と、 レーザビームの照射により前記シートの加工部分から発
   生する煙を吸引排出するための吸引排出手段とを備え、 前記吸引排出手段は、前記煙に含まれる微粒子が前記シ
   ート上に落下することがないように堆積させるための堆
   積部を有することを特徴とするレーザ加工装置。
2. 【請求項２】 前記吸引排出手段は、前記煙を前記堆積
   部に向けるための空気を吹き出すための吹出し部をさら
   に有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工
   装置。
3. 【請求項３】 所定方向に沿って連続的に移動するシー
   トにレーザビームを照射して加工するレーザ加工方法に
   おいて、 レーザビームの照射によりシートの加工部分から発生す
   る煙を吸引排出する際に、前記煙に含まれる微粒子が前
   記シート上に落下することがないように堆積させること
   を特徴とするレーザ加工方法。