JP2004351447A - レーザ加工システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連続加工媒体12を懸架するガイドローラ16,17間でレーザ照射による所定数の微小孔を所定角度で形成するもので、当該ガイドローラ16,17の少なくとも何れかを第1〜第4垂直シリンダ21A,21B,23A,23Bにより可動させることでレーザ照射部分において当該連続加工媒体12を加工領域部分で幅方向や搬送方向を含む何れの方向に対しても所定角度で傾斜させる構成とする。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送される連続の加工媒体にレーザ光を照射して所定数の微小孔を形成する加工を行うレーザ加工システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、用紙等の加工媒体にレーザ光を照射してレーザ加工することが盛んになってきている。レーザ加工の適用例としては、例えば透かし形成や偽造防止加工等があり、当該加工媒体に厚さ方向の貫通孔を形成する場合の他に、当該厚さ方向に対して斜め方向に形成することも行われている。このような斜め方向の貫通孔を形成する場合におけるシステムの構成簡易化の実現が望まれている。
【0003】
従来、用紙等の加工媒体にレーザ光を照射して所定の加工を行うものとして、例えば、偽造防止加工を行うものとして、以下の特許文献に記載されているものが知られている。
【0004】
【特許文献1】
特開2003−11558号公報
【0005】
上記特許文献に記載されているレーザ加工は、真贋判定用の識別マークを3つの異なる角度でレーザ光を照射して透設した微小孔の集合体で形成するものであり、当該3つの異なる角度としては厚さ方向に対して、斜め(左下がり)、垂直、斜め(右下がり)とすることが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献において、真贋判定用の識別マークを3つの異なる角度で形成する場合に、加工媒体(商品券)の厚さ方向に対してレーザ照射角度を当該レーザ発振器や所定のレンズ構成で調整し、または固定されたレーザ照射角度(加工媒体の厚さ方向に対して垂直方向)に対して加工媒体(商品券)を当該角度で傾斜させることが概念的に示されている。上記レーザ照射による加工媒体への所定角度での微小孔形成にあたって、重要なことは所定角度とさせるための機構構成を簡易とすることにある。
【0007】
すなわち、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、連続加工媒体の加工表面に対して構成簡易に加工領域で所定角度とさせるレーザ加工システム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】
上記課題を解決するために、請求項1の発明では、所定の搬送手段により搬送される連続加工媒体に対し、レーザ光を照射して当該連続加工媒体の厚さ方向に対して所定角度の微小孔を所定数形成するための加工を行うレーザ加工システムであって、搬送される前記連続加工媒体に対して所定の加工領域上に配置され、当該連続加工媒体にレーザ照射により前記所定数の微小孔を形成するレーザ照射手段と、搬送される前記連続加工媒体の加工領域部分を懸架して支持する第1および第2支持部と、前記連続加工媒体を少なくとも前記加工領域部分で幅方向、搬送方向を含む何れの方向に対しても所定角度で傾斜させるべく前記第1および第2支持部を可動させる傾斜手段と、少なくとも、前記レーザ照射手段を所定の加工データに基づいて駆動すると共に、前記連続加工媒体にレーザ照射で形成する前記微小孔の角度および方向を、前記傾斜手段を駆動して前記第1および第2支持部を可動させることで調整する制御処理手段と、を有する構成とする。
【0009】
請求項2〜4の発明では、「前記傾斜手段は、前記第1および第2支持部の両端に、当該第1および第2支持部の端部をそれぞれ独立で前記レーザ照射方向に対して上下動させる第1〜第4垂直駆動手段を備える」構成であり、
「前記第1および第2支持部を可動させた際に、前記連続加工媒体の搬送時のテンションを調整する第1および第2調整支持部を備えると共に、当該第1および第2調整支持部のそれぞれに、当該第1および第2調整支持部を前記レーザ照射方向に対して水平移動させる水平駆動手段を備えるもので、前記制御処理手段が当該水平駆動手段を駆動制御する」構成であり、
「前記搬送手段は、前記連続加工媒体に対して正逆何れかの方向で搬送させる」構成である。
【0010】
このように、連続加工媒体を懸架する第1および第2支持部間でレーザ照射による所定数の微小孔を所定角度、所定方向で形成するもので、当該第1および第2支持部の少なくとも何れかを傾斜手段で可動させることによってレーザ照射部分において当該連続加工媒体を加工領域部分で幅方向や搬送方向を含む何れの方向に対しても所定角度で傾斜させる構成とする。すなわち、連続加工媒体を加工領域で第1および第2支持部の少なくとも何れかを傾斜手段によって可動させることで幅方向および搬送方向を含む何れの方向にも所定角度で傾斜させることが可能となり、構成簡易に当該連続加工媒体に所定角度で微小孔を容易に形成させることが可能となるものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図により説明する。
図1に、本発明に係るレーザ加工システムの概略構成図を示す。図1(A)において、レーザ加工システム11は、用紙、フィルム等の連続状態の連続加工媒体12が供給手段13より巻取手段14(折り込みでもよい)の間でガイドローラ15〜18に支持されて懸架される。上記ガイドローラ16,17が第1および第2支持部であり、ガイドローラ15,18が第1および第2調整支持部である。
【0012】
各ガイドローラ15〜18は、両端に伸縮自在の軸を備え、各軸の両端にシリンダ19,21,23,25の可動ロッド20,22,24,26が回動自在に取り付けられる。シリンダ21,23により傾斜手段が構成され、シリンダ19,25により水平駆動手段が構成される(図2で説明する)。すなわち、上記傾斜手段は、連続加工媒体12を少なくとも加工領域部分で幅方向に対して所定角度で傾斜させ、搬送方向に対して所定角度で傾斜させるべく上記ガイドローラ16,17を可動させる。また、上記水平駆動手段は、ガイドローラ16,17を可動させた際に、当該連続加工媒体12の搬送時のテンションを調整するためにガイドローラ15,18を水平移動させるものである。
【0013】
そして、上記ガイドローラ16,17間を連続加工媒体12のレーザ加工領域としたときに、当該領域の上方にレーザ照射手段27が配置される。また、供給手段13および巻取手段14の何れかを駆動する搬送手段28により各ガイドローラ15〜18間で連続加工媒体12を搬送させるもので、当該連続加工媒体12に対して正逆何れかの方向で搬送させる。さらに、上記連続加工媒体12の所定部分が加工領域に達したことを検出するための、例えば撮像カメラ29が当該加工領域の上方に配置されるもので、連続加工媒体12には撮像のための認識マーク等が適宜付される。
【0014】
上記レーザ照射手段27は、連続加工媒体12にレーザ光を照射することにより厚さ方向に対して所定角度の微小孔を所定数形成するもので、図示しないが、レーザ発生機構およびスキャン機構を備えた既存のシステムを使用することができる。上記レーザ発生機構は、例えば既存のレーザ発生の機構によりCO2レーザ、YAGレーザ等の適宜選択されたレーザ光を発生させる。また、スキャン機構は、レーザ加工の種類により、例えば一次元的にレーザ光をスキャンする場合にはポリゴンミラースキャン機構やミラーおよび集光レンズ構成部の一次元移動機構等が採用され、二次元的にレーザ光をスキャンさせる場合にはガルバノスキャン機構が採用される。
【0015】
例えば、微小孔を連続加工媒体12の厚さ方向に対して垂直方向で形成する場合、ガイドローラ16と、ガイドローラ17とが同レベルに位置されて連続加工媒体12の加工領域部分が水平状態とされ、図1(B)に示すように、レーザ照射手段27からのレーザ照射により垂直方向の微小孔12Aが形成されるものである。なお、厚さ方向に対して斜め角度で微小孔12Aを形成する場合は図4で説明する。また、上記傾斜手段および水平駆動手段は、他に油圧、ボールネジ等の機械式でもよく、またリニアアクチュエータやモータ等の電気式等で構成してもよい。
【0016】
ここで、図2に、図1の傾斜手段および水平駆動手段の説明図を示す。図2において、上記ガイドローラ15〜18は、それぞれ両端に伸縮自在の軸15A〜18Aを備えて回転自在とされるもので、当該軸15A〜18Aは例えば内部でバネ等を介在させることで両端からの延出部分を伸縮自在とすることができるものである。
【0017】
また、ガイドローラ15の軸15Aの両端は第1および第2水平シリンダ19A,19Bの各可動ロッド20A,20Bと回動自在にリンク接続され、ガイドローラ16の軸16Aの両端は第1および第2垂直シリンダ21A,21Bの各可動ロッド22A,22Bと回動自在にリンク接続され、ガイドローラ17の軸17Aの両端は第3および第4垂直シリンダ23A,23Bの各可動ロッド24A,24Bと回動自在にリンク接続され、ガイドローラ18の軸18Aの両端は第3および第4水平シリンダ25A,25Bの各可動ロッド26A,26Bと回動自在にリンク接続されものである。上記第1〜第4垂直シリンダ21A,21B,23A,23Bにより第1〜第4垂直駆動手段が構成され、上記第1〜第4水平シリンダ19A,19B,25A,25Bにより第1〜第4水平駆動手段が構成される。
【0018】
すなわち、上記第1および第2水平シリンダ19A,19Bがそれぞれ独立で駆動されて可動ロッド20A,20Bが伸縮されることでガイドローラ15をレーザ照射方向に対して水平方向に移動させ、上記第3および第4水平シリンダ25A,25Bがそれぞれ独立で駆動されて可動ロッド26A,26Bが伸縮されることでガイドローラ18をレーザ照射方向に対して水平方向に移動させることによって、搬送される連続加工媒体12が傾斜されたときに変化するテンションの調整が行われる。
【0019】
また、上記第1および第2垂直シリンダ21A,21Bがそれぞれ独立で駆動されて可動ロッド22A,22Bが伸縮されることでガイドローラ16をレーザ照射方向に上下動させ、上記第3および第4垂直シリンダ23A,23Bがそれぞれ独立で駆動されて可動ロッド24A,24Bが伸縮されることでガイドローラ17をレーザ照射方向に上下動させることによって、搬送される連続加工媒体12の加工領域部分を幅方向および搬送方向を含む何れの方向にも所定角度で傾斜させることができるものである。
【0020】
ここで、図3に、本システムを駆動制御するための制御処理手段のブロック構成図を示す。図3において、制御処理手段31は、適宜設定加工データを入力するための入力手段32が接続されるもので、少なくとも、レーザ照射手段27を所定の加工データに基づいて駆動すると共に、連続加工媒体12にレーザ照射で形成する微小孔12Aの角度および方向を、第1〜第4垂直シリンダ21A,21B,23A,23Bの少なくとも何れかを駆動してガイドローラ16,17の少なくとも何れかを可動させることで調整する。そのために、制御手段41、バス42、インタフェース(IF)43A,43B、加工データファイル作成手段44、レーザ照射制御手段45、垂直駆動制御手段46、水平駆動制御手段47および搬送制御手段48を適宜備える。
【0021】
上記制御手段41は、このシステムの駆動制御を統括するもので、そのためのプログラムを格納する。上記IF43Aは、レーザ照射手段27、カメラ29、搬送手段28および入力手段32との信号授受の整合性をとるためのもので、上記IF43Bは、第1〜第4垂直シリンダ21A,21B,23A,23Bおよび第1〜第4水平シリンダ19A,19B,25A,25Bへの出力信号の整合性をとるためのものである。
【0022】
上記加工データファイル作成手段44は、上記入力手段32より入力される加工位置、角度、方向等の設定加工データに基づく加工データファイルを作成する。上記レーザ照射制御手段45は、上記作成された加工データファイルに基づいてレーザ照射位置、照射タイミング、レーザパワー等の加工データをレーザ照射手段27に送出する。また、上記垂直動駆動制御手段46は、上記入力手段32より設定された微小孔の形成角度、方向に応じて第1〜第4垂直シリンダ21A,21B,23A,23Bに対して駆動制御信号を生成して出力する。駆動量は、例えば予め形成角度に応じたものをテーブルとしてもよく、形成角度、方向に応じてその都度演算により算出してもよい。
【0023】
上記水平駆動制御手段47は、搬送される連続加工媒体12が上記のように傾斜された場合に変化するテンションを適性にすべく、上記第1〜第4水平シリンダ19A,19B,25A,25Bに対して駆動制御信号を生成して出力するもので、駆動量は、予め形成角度、方向に応じたものをテーブルとしてもよく、形成角度に応じてその都度演算により算出してもよい。そして、上記搬送制御手段48は、例えば予め設定された搬送速度で連続加工媒体12を搬送するための駆動制御信号を生成して上記搬送手段21に出力するもので、加工位置(レーザ照射位置)に応じて供給手段13または巻取手段14の何れかを駆動させて適宜正逆に搬送する。
【0024】
ここで、図4に、本システムによるレーザ加工の原理説明図を示す。図4(A)〜(C)は供給手段13側からの概念図であり、図1(A)側に対して連続加工媒体12の加工領域を傾斜させる場合を示したものであるが、図示しない搬送方向側に傾斜させることも同様である。図4(A)は、図1(A)に示すような連続加工媒体12の加工領域が水平状態(例えばこれを基準とする)として、図1(B)に示すような当該連続加工媒体12の厚さ方向に対して垂直に微小孔12Aを所定数形成する場合として示されている。
【0025】
この場合、当該状態を例えば基準として、各ガイドローラ16,17をそれぞれ水平状態とし、ガイドローラ15,18を当該ガイドローラ16,17に対して平行状態とする。ここでは、それぞれの第1および第2垂直シリンダ21A,21B,23A,23B並びに第1および第2水平シリンダ19A,19B,25A,25Bを例えば初期状態を基準として駆動する。
【0026】
図4(B)は、連続加工媒体12に図面上(図1(A)を正面とした場合に供給手段13側から見て)右下がり傾斜の所定角度(例えば45度)で微小孔12Aを形成する場合を示したもので、図4(A)に示される連続加工媒体12の水平状態の基準に対して、第2および第4垂直シリンダ21B,23Bの可動ロッド22B,24Bを上昇させると共に、第1および第3垂直シリンダ21A,23Aの可動ロッド22A,24Aを下降させる。
【0027】
また、このときに連続加工媒体12にはその幅の両側でテンションが異なることから、第2水平シリンダ19Bの可動ロッド20Bを供給手段13側に短縮させ、第4水平シリンダ25Bの可動ロッド26Bを巻取手段14側に短縮させることでテンション調整が行われる。これによって、当該連続加工媒体12の加工領域を図面上右下がりの所定角度(例えば45度)とさせるものである。この状態で、レーザ照射手段27よりレーザ照射を行って微小孔12Aを形成したときには、当該連続加工媒体12には、その厚さ方向に対して図面上右下がりの所定角度(例えば45度)で形成されることとなる。
【0028】
また、図4(C)は、連続加工媒体12に図面上左下がり傾斜で所定角度(例えば45度)で微小孔12Aを形成する場合を示したもので、図4(A)に示される連続加工媒体12の水平状態の基準に対して、第1および第3垂直シリンダ21A,23Aの可動ロッド22A,24Aを上昇させると共に、第2および第4垂直シリンダ21B,23Bの可動ロッド22B,24Bを下降させる。
【0029】
このときに連続加工媒体12にはその幅の両側でテンションが異なることから、第1水平シリンダ19Aの可動ロッド20Aを供給手段13側に短縮させ、第3水平シリンダ25Aの可動ロッド26Aを巻取手段14側に短縮させることでテンション調整が行われる。これによって、当該連続加工媒体12の加工領域を図面上左下がりの所定角度(例えば45度)とさせるものである。この状態で、レーザ照射手段27よりレーザ照射を行って微小孔12Aを形成したときには、当該連続加工媒体12には、その厚さ方向に対して図面上左下がりの所定角度(例えば45度)で形成されることとなるものである。
【0030】
そこで、図5に、本システムによるレーザ加工処理のフローチャートを示す。ここでは連続加工媒体12の厚さ方向に対して、図1(B)に示すような垂直方向、図4(B)、(C)に示すような右下がり斜めおよび左下がり斜めの3種類の微小孔12Aを、巻き戻しを行いながら順次形成する場合として説明する。なお、図1(A)のシステム11の搬送手段28で巻取手段14のみを駆動することとして、所定角度の微小孔12Aを形成した後に巻取手段14で巻き取った連続加工媒体12を供給手段13にかけ直して行うこととしてもよい。
【0031】
図5において、まず、カメラ29において搬送される連続加工媒体12の加工領域がレーザ照射位置に位置されたことを確認した後、入力される設定加工データより作成された加工データファイルに基づいて垂直方向の微小孔12Aを形成する加工データを抽出し、上記ガイドローラ15〜18を基準の水平状態とさせるために、第1〜第4垂直シリンダ21A,21B,23A,23Bおよび第1〜第4水平シリンダ19A,19B,25A,25Bを駆動して基準の初期位置とする駆動制御信号を垂直駆動制御手段46および水平駆動制御手段47が生成して出力することにより図4(A)に示す水平状態とさせる(ステップ(S)1)。
【0032】
そこで、レーザ照射制御手段45が加工データファイルに基づいてレーザ加工制御信号をレーザ照射手段27に送出して駆動させることで垂直方向の微小孔12Aを順次形成させる(S2)。例えば、供給手段13より搬送される連続加工媒体12の総ての加工領域で垂直方向の微小孔12Aを形成する。
【0033】
総ての垂直方向の微小孔12Aが形成されると(S3)、例えば搬送手段28で巻き戻し搬送させる。そして、上記作成された加工データファイルに基づいて図4(B)に示すような右下がり斜めの微小孔12Aを形成する加工データを抽出すると共に、角度および方向に応じて、第1および第3垂直シリンダ21A,23Aの各可動ロッド22A,24Aを所定量下降させ、第2および第4垂直シリンダ21B,23Bの各可動ロッド22B,24Bを所定量上昇させ、第2および第4水平シリンダ水平シリンダ19B,25Bの可動ロッド20B,26Bを所定量短縮させて連続加工媒体12の加工領域部分を右下がり斜めに傾斜させる(S4)。
【0034】
そこで、レーザ照射制御手段45が加工データファイルに基づいてレーザ加工制御信号をレーザ照射手段27に送出して駆動させることで図4(B)に示すような右下がり斜めの微小孔12Aを順次形成させる(S5)。
【0035】
続いて、総ての右斜め方向の微小孔12Aが形成されると(S6)、上記同様に搬送手段28でさらに巻き戻し搬送(順方向)させる。そして、上記作成された加工データファイルに基づいて図4(C)に示すような左下がり斜めの微小孔12Aを形成する加工データを抽出すると共に、角度および方向に応じて、第2および第4垂直シリンダ21B,23Bの各可動ロッド22B,24Bを所定量下降させ、第1および第1垂直シリンダ21A,23Aの各可動ロッド22A,24Aを所定量上昇させ、第1および第3水平シリンダ水平シリンダ19A,25Aの可動ロッド20A,26Aを所定量短縮させて連続加工媒体12の加工領域部分を左下がり斜めに傾斜させる(S7)。
【0036】
そこで、レーザ照射制御手段45が加工データファイルに基づいてレーザ加工制御信号をレーザ照射手段27に送出して駆動させることにより(S8)、図4(C)に示すような右下がり斜めの微小孔12Aの総てを順次形成させるものである(S9)。
【0037】
なお、上記連続加工媒体12の加工領域を搬送方向に傾斜させる場合には、ガイドローラ16,17を平行状態のままで、ガイドローラ16を上昇させてガイドローラ17を下降させると、当該連続加工媒体12を、図1(A)を正面として右下がりで傾斜させることができ、ガイドローラ16を下降させてガイドローラ17を上昇させると、当該連続加工媒体12を左下がりで傾斜させることができるもので、これに応じた角度の微小孔12Aを形成することができるものである。また、各ガイドローラ16,17の両端を別々に適宜上下動させることにより、何れの方向においても所定角度で微小孔12Aを形成することができるものである。
【0038】
このように、連続加工媒体12を加工領域でガイドローラ16,17の少なくとも何れかをその両端で適宜上下動させることで幅方向および搬送方向を含む何れの方向にも所定角度で傾斜させることができ、レーザ照射手段27の内部構成等の変更を行わずに、当該連続加工媒体12に対して構成簡易に所定角度で微小孔12Aを容易に形成させることができるものである。
【0039】
このような本発明におけるレーザ加工システム11によるレーザ加工は、例えば透かし形成や偽造防止加工、また傾斜角度の方向でのみ他方面の情報等を視認可能とさせるシート等に適用することができるものである。
【0040】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、連続加工媒体を懸架する第1および第2支持部間でレーザ照射による所定数の微小孔を所定角度、所定方向で形成するもので、当該第1および第2支持部の少なくとも何れかを傾斜手段で可動させることによってレーザ照射部分において当該連続加工媒体を加工領域部分で幅方向や搬送方向を含む何れの方向に対しても所定角度で傾斜させる構成とすることにより、連続加工媒体の加工表面に対して構成簡易に加工領域で所定角度とさせることができ、容易に連続加工媒体に所定角度で微小孔を形成させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザ加工システムの概略構成図である。
【図2】図1の傾斜手段および水平駆動手段の説明図である。
【図3】本システムを駆動制御するための制御処理手段のブロック構成図である。
【図4】本システムによるレーザ加工における媒体傾斜の説明図である。
【図5】本システムによるレーザ加工処理のフローチャートである。
【符号の説明】
11 レーザ加工システム
12 連続加工媒体
13 供給手段
14 巻取手段
15〜18 ガイドローラ
19,25 水平シリンダ
21,23 垂直シリンダ
27 レーザ照射手段
31 制御処理手段
Claims (4)
- 所定の搬送手段により搬送される連続加工媒体に対し、レーザ光を照射して当該連続加工媒体の厚さ方向に対して所定角度の微小孔を所定数形成するための加工を行うレーザ加工システムであって、
搬送される前記連続加工媒体に対して所定の加工領域上に配置され、当該連続加工媒体にレーザ照射により前記所定数の微小孔を形成するレーザ照射手段と、搬送される前記連続加工媒体の加工領域部分を懸架して支持する第1および第2支持部と、
前記連続加工媒体を少なくとも前記加工領域部分で幅方向、搬送方向を含む何れの方向に対しても所定角度で傾斜させるべく前記第1および第2支持部を可動させる傾斜手段と、
少なくとも、前記レーザ照射手段を所定の加工データに基づいて駆動すると共に、前記連続加工媒体にレーザ照射で形成する前記微小孔の角度および方向を、前記傾斜手段を駆動して前記第1および第2支持部を可動させることで調整する制御処理手段と、
を有することを特徴とするレーザ加工システム。 - 請求項1記載のレーザ加工システムであって、前記傾斜手段は、前記第1および第2支持部の両端に、当該第1および第2支持部の端部をそれぞれ独立で前記レーザ照射方向に対して上下動させる第1〜第4垂直駆動手段を備えることを特徴とするレーザ加工システム。
- 請求項1または2記載のレーザ加工システムであって、前記第1および第2支持部を可動させた際に、前記連続加工媒体の搬送時のテンションを調整する第1および第2調整支持部を備えると共に、当該第1および第2調整支持部のそれぞれに、当該第1および第2調整支持部を前記レーザ照射方向に対して水平移動させる水平駆動手段を備えるもので、前記制御処理手段が当該水平駆動手段を駆動制御することを特徴とするレーザ加工システム。
- 請求項1〜3の少なくとも何れかに記載のレーザ加工システムであって、前記搬送手段は、前記連続加工媒体に対して正逆何れかの方向で搬送させることを特徴とするレーザ加工システム。
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