JP3344967B2 - レーザマーキング装置、その光路遮蔽部材、および光軸検査器具 - Google Patents

レーザマーキング装置、その光路遮蔽部材、および光軸検査器具

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JP3344967B2
JP3344967B2 JP10422199A JP10422199A JP3344967B2 JP 3344967 B2 JP3344967 B2 JP 3344967B2 JP 10422199 A JP10422199 A JP 10422199A JP 10422199 A JP10422199 A JP 10422199A JP 3344967 B2 JP3344967 B2 JP 3344967B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビール壜のラベル
等にレーザ光を利用して文字、記号、図柄等の各種パタ
ーンを転写するレーザマーキング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ビール壜のラベルに製造年月日等の情報
を記録する手段として、転写すべき情報に対応したパタ
ーンを有するマスクにレーザ光を照射し、パターンを通
過したレーザ光をラベル上で結像させて前記パターンを
ラベル上に転写するレーザマーキング装置が利用されて
いる。この種のマーキング装置では、レーザ光源から転
写対象物としてのラベルまでの光路を一直線に構成する
ことが理想的であるが、種々の制約によりそのような一
直線の光路を確保することは難しい。従って、一般のレ
ーザマーキング装置は、ミラーによりレーザ光を反射さ
せて障害物をかわしながらラベルの設置個所までの光路
を確保するように設計されている。ミラーはミラーボッ
クスと呼ばれる中空のハウジング内に設置され、そのミ
ラーボックスの前後の光路はデリバリチューブと呼ばれ
るチューブ状の光路遮蔽部材にて覆われている。
【0003】上述したレーザマーキング装置では、ミラ
ーの取付位置や角度に誤差があるとレーザ光の光軸が設
計上の位置からずれ、それによりマスクに投影されるレ
ーザ光のビーム形状(横断面の形状)が変化して所望の
転写性能が得られないことがある。そこで、定期的に光
軸のずれを検査し、許容範囲を超えるずれが検出された
場合にはミラーの向き等を調整して光軸を正しい位置に
移動させる必要がある。ミラーを交換したときにも同様
に光軸を調整する必要がある。
【0004】光軸の調整は、従来、図5および図6に示
した手順で行われていた。まず、ミラーボックス1A,
1Bの間に設けられたデリバリチューブ2を取り外し
(図5(a)、(b))、レーザ光源(不図示)から遠
い側のミラーボックス1Bの手前に感熱紙3を被せる
(図5(c)、図6(a)、(b))。この後、レーザ
光を照射してミラー4Aで反射したレーザ光を感熱紙3
上に導く。これにより図6(c)に示すように、感熱紙
3のレーザ光で照射された部分に、ビーム形状に対応し
た変色部5が生じる。変色部5のミラーボックス1Bの
外周からの距離A、A′、B、B′を測定する(図6
(d))。ミラー4A側からミラーボックス1Bをみた
ときのボックス1Bの中心とミラー4Bの中心とは設計
上一致している。そこで、測定された上下方向の距離A
とA′の差、左右方向の距離BとB′の差がそれぞれ許
容範囲(例えば±1mm)に収まっていれば光軸が正し
く調整されているものとし、そうでなければ光軸が正し
い位置にくるようミラー4Aの向きを調整する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光軸調
整方法は次のような問題を有している。
【0006】調整にあたってデリバリチューブの取り外
しおよび再取り付けが必要となるが、デリバリチューブ
は大きいもので直径90mm、長さ2m程にもなるため
に作業に手間が掛かる。例えば一回の取り外し、取り付
けで20分程度が消費される。調整後にデリバリチュー
ブを取り付けるときにミラーが傾き、作業がやり直しと
なることもある。
【0007】レーザ光源として、波長10.6μmの炭
酸ガスレーザを射出するレーザ発振器が使用され、その
レーザ光は不可視光線であるため、デリバリチューブを
取り外した状態でレーザ光を照射することは好ましくな
い。
【0008】そこで、本発明はレーザ光の光路を遮蔽し
たままで光軸のずれを検査できるレーザマーキング装
置、並びにそれに用いる光路遮蔽部材および光軸検査器
具を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】以下、本発明について説
明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図
面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本
発明が図示の形態に限定されるものではない。
【0010】請求項1の発明は、レーザ光源(11)か
ら射出されたレーザ光を所定の遮蔽構造(12)内に収
容された光学系を介してマスク上に導き、そのマスクに
設けられたパターンを転写対象物に転写するレーザマー
キング装置(10)において、前記遮蔽構造(12)
に、前記光学系の構成要素(例えばミラー18)を収容
する中空構造のハウジング(15)と、中空の連結具を
介して前記ハウジングに接続され、前記ハウジングに入
射するレーザ光の光路を覆うデリバリチューブ(16)
とを設け、前記連結具(20)に、前記レーザ光のビー
ム形状を写し取るためのスクリーン(35)を保持可能
なホルダ(31)を抜き差しするための開口(22)を
設けて、前記スクリーンが前記遮蔽構造の定位置に保持
されるよう構成することにより、上記課題を解決する。
【0011】この発明によれば、連結具の開口を介して
ホルダを簡単に抜き差しすることで、ホルダにスクリー
ンを装着して遮蔽構造内の定位置に挿入でき、これによ
り、スクリーンを光路内の定位置に設定できる。従っ
て、遮蔽構造を分解することなくレーザ光のビーム形状
をスクリーンに写し取って光軸のずれを検査できる。こ
の際、光学系の構成要素に入射するレーザ光のビーム形
状をその構成要素の直前で写し取る。
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】請求項2の発明は、請求項1に記載のレー
ザマーキング装置において、前記ホルダ(31)は、前
記スクリーン(35)をその一部が抜き孔(32a)を
介して露出するようにして挟み込み可能な一対の保持部
材(32,32)と、それら保持部材を相互に押さえつ
ける拘束手段(33)とを具備し、前記遮蔽構造(1
2)に対して前記ホルダが所定の向き以外では装着不可
能であり、前記一対の保持部材の少なくともいずれか一
方には、前記ホルダと前記スクリーンとの間の取付状態
に関する対応関係を判別するための目印を前記スクリー
ンに付与する手段(32b,32c)が設けられている
ことを特徴とする。
【0016】この発明によれば、ホルダの一対の保持部
材の間にスクリーンを挟み込み、そのホルダを遮蔽構造
内の定位置に挿入することにより、スクリーンをレーザ
光の光路内の定位置に設置できる。そして、保持部材の
抜き孔から露出したスクリーンにレーザ光を照射してそ
のビーム形状を写し取り、その後ホルダを遮蔽構造から
取り出し、さらにスクリーンを保持部材間に挟み込んだ
まま、または保持部材間からスクリーンを抜き取って光
軸のずれを測定できる。ホルダから取り出されたスクリ
ーンには、ホルダに対する取付状態(例えば取付方向)
を判別するための目印が残されるので、その目印と、遮
蔽構造に対するホルダの装着の向きとに基づいて、スク
リーン上に転写されたビーム形状のずれ方向と光軸のず
れ方向との関係を特定できる。
【0017】請求項3の発明は、請求項2に記載のレー
ザマーキング装置において、前記レーザ光の照射を受け
た部分(35a)が非照射部分に対して視覚的に区別可
能な状態に変化する反応層が前記スクリーン(35)の
片面のみに設けられ、前記一対の保持部材(32,3
2)には、前記付与する手段として、前記スクリーンに
前記目印としての貫通孔を加工するピン(32b)およ
びそのピンを受ける孔(32c)が設けられたことを特
徴とする。
【0018】この発明によれば、スクリーンをホルダの
保持部材の間に挟み込む際にピンがスクリーンを貫通し
てスクリーンに目印としての貫通孔が形成される。従っ
て、その貫通孔とスクリーンの片面のみに設けられた反
応層との関係を参照してスクリーンが光路内に設置され
た向きを容易に特定できる。
【0019】請求項4の発明は、レーザ光源(11)か
ら射出されたレーザ光を所定の光学系を介してマスク上
に導き、そのマスクに設けられたパターンを転写対象物
に転写するレーザマーキング装置(10)に組み込まれ
て前記レーザ光の光路を覆う遮蔽構造(12)を構成す
る光路遮蔽部材(20)であって、前記遮蔽構造には、
前記光学系の構成要素(例えばミラー18)を収容する
中空構造のハウジング(15)と、中空の連結具を介し
て前記ハウジングに接続され、前記ハウジングに入射す
るレーザ光の光路を覆うデリバリチューブ(16)とが
設けられ、前記連結具(20)には、前記レーザ光のビ
ーム形状を写し取るためのスクリーン(35)が前記遮
蔽構造の定位置に保持されるよう前記スクリーンを保持
可能なホルダ(31)を抜き差しするための開口(2
2)が設けられた光路遮蔽部材(20)により、上記課
題を解決する。
【0020】この発明の光路遮蔽部材をレーザ光の遮蔽
構造に取り込むことにより、請求項1の発明のレーザマ
ーキング装置を構成することができる。
【0021】
【0022】請求項5の発明は、レーザ光源(11)か
ら射出されたレーザ光を所定の遮蔽構造(12)内に収
容された光学系を介してマスク上に導き、そのマスクに
設けられたパターンを転写対象物に転写するレーザマー
キング装置(10)に使用される光軸検査器具(30)
であって、前記レーザ光のビーム形状を写し取るための
スクリーン(35)と、前記スクリーンを保持した状態
で前記遮蔽構造内の定位置に挿入可能なホルダ(31)
とを備え、前記ホルダは、前記スクリーンをその一部が
抜き孔(32a)を介して露出するようにして挟み込み
可能な一対の保持部材(32,32)と、それら保持部
材を相互に押さえつける拘束手段(33)とを具備し、
前記遮蔽構造(12)に対して前記ホルダが所定の向き
以外では装着不可能であり、前記一対の保持部材の少な
くともいずれか一方には、前記ホルダと前記スクリーン
との間の取付状態に関する対応関係を判別するための目
印を前記スクリーンに付与する手段(32b,32b)
が設けられている光軸検査器具により、上記課題を解決
する。
【0023】この発明によれば、請求項2の発明と同様
に、スクリーンを装着したホルダをレーザマーキング装
置の遮蔽構造に挿入することで、スクリーンをレーザ光
の光路内の定位置に設置して、遮蔽構造を分解すること
なくスクリーンにレーザ光のビーム形状を写し取ってそ
の光軸のずれを検査できる。そして、ホルダから取り出
されたスクリーンに残されている目印と、遮蔽構造に対
するホルダの装着の向きとに基づいてスクリーン上に転
写されたビームのずれ方向と光軸のずれ方向との関係を
特定できる。
【0024】
【0025】
【0026】請求項6の発明は、請求項5に記載の光軸
検査器具において、前記レーザ光の照射を受けた部分
(35a)が非照射部分に対して視覚的に区別可能な状
態に変化する反応層が前記スクリーン(35)の片面の
みに設けられ、前記一対の保持部材(32,32)に
は、前記付与する手段として、前記スクリーンに前記目
印としての貫通孔を加工するピン(32b)およびその
ピンを受ける孔(32c)が設けられたことを特徴とす
る。
【0027】この発明によれば、請求項3の発明と同様
にして、スクリーンが光路内に設置された向きを容易に
特定できる。
【0028】
【発明の実施の形態】図4は本発明が適用されたレーザ
マーキング装置の概略を示している。レーザマーキング
装置10は、レーザ光源としてのレーザ発振器11と、
そのレーザ発振器11から発せられるレーザ光の光路を
遮蔽する遮蔽構造12と、その遮蔽構造12内に収容さ
れ、レーザ発振器11から射出されたレーザ光をラベラ
ー13に設けられたパレット14の表面まで導く光学系
(図4では不図示)とを有している。パレット14の表
面には転写対象物としてのビール壜のラベルが貼り付け
られる。
【0029】レーザ発振器11は、炭酸ガスや窒素ガス
が充填されたチャンバ内に設置された一対の電極間に高
電圧を印可することにより、炭酸ガスの分子を励起させ
て波長10.6μmのレーザ光(赤外光)を出力する。
射出されるレーザ光のビーム形状は例えば一辺が30m
mの正方形である。遮蔽構造12は従来と同様にミラー
ボックス(ハウジング)15およびデリバリチューブ1
6を含んでいる。光学系は、ミラーボックス15内に収
容されたミラー18(図1参照)によりレーザ光を反射
させつつシリンドリカルレンズへ導き、そのシリンドリ
カルレンズでレーザ光を一方向に絞り込んでそのビーム
形状を長方形状(例えば10mm×30mm)に成形
し、その成形されたレーザ光をマスクチェンジャ17内
に収容される所定のパターン(例えば工場番号、製造年
月日、賞味期限、ロット番号等を示す文字のパターン)
を有するマスク上に照射し、そのマスクのパターンを通
過したレーザ光をメニスカスレンズにてパレット14に
貼られたラベル上に結像させて前記のパターンをラベル
に転写する。
【0030】以上のレーザマーキング装置10には、レ
ーザ光の光軸の検査を容易に行うため、図1に示すコネ
クタボックス(連結具)20および検査器具30が用意
されている。コネクタボックス20は、ミラーボックス
15と同一の断面形状を有する中空の角形筒状に形成さ
れ、ミラー18の手前、すなわちレーザ発振器11に近
い側に配置されている。コネクタボックス20は三つの
ボディ21,22,23を不図示のボルトにより光軸方
向に相互に連結して構成されている。第1ボディ21に
はデリバリチューブ16のフランジ16aが接続され、
第3ボディ23は不図示のボルトによりミラーボックス
15と接続される。第2ボディ22の上面には検査器具
30を抜き差しするためのスリット(開口)22aが設
けられている。スリット22aの長手方向はレーザ光の
光軸方向と直交する。第1ボディ21の側面には、コネ
クタボックス20の内部を確認するための窓部21aが
設けられる。窓部21aは透明体(例えばアクリル)に
て塞がれている。
【0031】検査器具30は、ホルダ31と、そのホル
ダ31に装着されるスクリーンとしての感熱紙35とを
有している。図2に詳しく示したように、ホルダ31
は、一対のステンレス鋼製のプレート(保持部材)3
2,32と、それらのプレート32を挟み込むクリップ
(拘束手段)33とを有している。各プレート32には
感熱紙35を露出させる円形の抜き孔32aが形成され
る。また、一方のプレート32にはピン32bが、他方
のプレート32にはピン32bを受ける孔32cがそれ
ぞれ設けられている。なお、抜き孔32aはいずれか一
方のプレート32のみに設けてもよい。
【0032】クリップ33は書類の仮綴じ等の手段とし
て慣用されているものであり、軸33aを介して互いに
回動自在に連結された一対のアーム33b,33bと、
軸33aの外周に装着されてアーム33b,33bをそ
れらの先端が密着する方向に付勢するねじりコイルばね
33cとを有している。各アーム33bの先端はプレー
ト32に溶接等の接合手段を用いて固定される。従っ
て、アーム33b,33bの開閉操作に連動してプレー
ト32,32が開閉される。プレート32の一辺にクリ
ップ33が固定されているため、クリップ33を上に位
置させた向き(図1参照)以外ではホルダ31をコネク
タボックス20内に挿入できない。
【0033】クリップ33を上に向けたときのプレート
32の上下方向の長さLv(図3参照)は、ホルダ31
をコネクタボックス20内に挿入したときにプレート3
2の下端がコネクタボックス20の内底面に確実に接触
するよう設定されている。また、プレート32の左右方
向の幅Lh(図3参照)はコネクタボックス20の内面
の左右方向の幅とほぼ一致する。これにより、スリット
22aからボックス20内に装着されたホルダ31は常
にコネクタボックス20内の上下方向および左右方向に
関して定位置に設置される。なお、コネクタボックス2
0の上下方向はスリット22aの開口する方向であり、
左右方向はその上下方向およびレーザ光の光軸方向の両
者に直交する方向である。
【0034】感熱紙35は加熱によって変色する感熱反
応層をその片面のみに有しているものであり、例えばフ
ァクシミリやワードプロセッサに使用される感熱式の印
字用紙が使用される。感熱紙35をプレート32,32
の間に挟んでクリップ33のばね力でプレート32,3
2を閉じることにより、検査器具30の準備が完了す
る。このときピン32bが感熱紙35を貫いて孔32c
に入り込むことにより、ホルダ31と感熱紙35との間
の取付状態に関する対応関係を判別するための目印とし
て、貫通孔(不図示)が感熱紙35に形成される。
【0035】光軸のずれを検査する必要が生じた場合に
は、上記の通りに準備された検査器具30をその感熱紙
35の感熱面(感熱反応層が設けられた面)がレーザ光
の光源側を向くようにしてスリット22aからコネクタ
ボックス20内の定位置に装着し、その後にレーザ光を
照射する。これにより、図3に示すようにレーザ光の照
射部分が加熱されて黒色に変色する。照射後はホルダ3
1をコネクタボックス20から取り出し、プレート32
を開いて感熱紙35をホルダ31から取り出す。そし
て、感熱紙35に形成された変色部35aの感熱紙35
上における位置を測定し、正規の位置からのレーザ光の
ずれを検出する。このとき、感熱紙35にはピン32b
によって形成された貫通孔が残っているため、その孔を
目印にして感熱紙35とコネクタボックス20の上下方
向および左右方向との対応関係を判別でき、それにより
光軸のずれ方向を特定できる。さらには、感熱紙35を
ホルダ31から取り外すことなくホルダに挟み込んだま
ま変色部35aの感熱紙35上における位置を測定する
ことも可能である。
【0036】本発明は以上の実施形態に限定されること
なく、種々の形態にて実施できる。例えば、検査器具3
0の装着箇所はミラー18の手前に限定されず、レンズ
その他の各種の光学系の構成要素の手前に設置してよ
い。スクリーンは感熱紙に限定されず、レーザ光が照射
された部分と照射されない部分とを視覚的に区別できる
ものであればよい。本発明が適用されるレーザマーキン
グ装置の転写対象物はビール壜のラベルに限定されな
い。レーザ光源は炭酸ガスを用いるレーザ発振器に限定
されない。
【0037】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のレーザ
マーキング装置、光路遮蔽構造または光軸検査器具によ
れば、光路の遮蔽構造を分解することなく、スクリーン
を光路の遮蔽構造内の定位置に設置してレーザ光のビー
ム形状を写し取ることができる。従って、遮蔽構造を構
成するデリバリチューブ等の取り外しや再取り付けに伴
う手間を省略して光軸の検査に要する時間を大幅に短縮
できる。光軸の検査後に遮蔽構造を再度組み立てる場合
に光軸がずれて検査および調整作業をやり直す必要が生
じるおそれもない。遮蔽構造の一部が取り外された状態
でレーザ光を照射する必要もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されたレーザマーキング装置の遮
蔽構造の要部を示す斜視図。
【図2】図1の遮蔽構造に組み付けられる検査器具のホ
ルダを示す斜視図。
【図3】図2のホルダに組み込まれた感熱紙上にレーザ
光のビーム形状を写し取った状態を示す図。
【図4】本発明が適用されたレーザマーキング装置の概
略を示す図。
【図5】従来の光軸のずれの検査手順を示す図。
【図6】従来の光軸のずれの検査手順を示す図。
【符号の説明】
10 レーザマーキング装置 11 レーザ発振器(レーザ光源) 12 遮蔽構造 15 ミラーボックス(ハウジング) 16 デリバリチューブ 17 マスクチェンジャ 18 ミラー(光学系の構成要素) 20 コネクタボックス(連結具、光路遮蔽部材) 22a スリット(開口) 30 検査器具(光軸検査器具) 31 ホルダ 32 プレート(保持部材) 32a 抜き孔 32b ピン(目印をスクリーンに付与する手段) 32c 孔(目印をスクリーンに付与する手段) 33 クリップ(拘束手段) 35 感熱紙(スクリーン) 35a 変色部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田畑 和久 東京都中央区新川二丁目10番1号 麒麟 麦酒株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−62319(JP,A) 特開 昭57−40618(JP,A) 実開 平2−48293(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 - 26/42

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光源から射出されたレーザ光を所
    定の遮蔽構造内に収容された光学系を介してマスク上に
    導き、そのマスクに設けられたパターンを転写対象物に
    転写するレーザマーキング装置において、前記遮蔽構造に、前記光学系の構成要素を収容する中空
    構造のハウジングと、中空の連結具を介して前記ハウジ
    ングに接続され、前記ハウジングに入射するレーザ光の
    光路を覆うデリバリチューブとを設け、 前記連結具に、前記レーザ光のビーム形状を写し取るた
    めのスクリーンを保持可能なホルダを抜き差しするため
    の開口を設けて、前記スクリーンが前記遮蔽構造の定位
    置に保持されるよう構成された ことを特徴とするレーザ
    マーキング装置。
  2. 【請求項2】 前記ホルダは、前記スクリーンをその一
    部が抜き孔を介して露出するようにして挟み込み可能な
    一対の保持部材と、それら保持部材を相互に押さえつけ
    る拘束手段とを具備し、前記遮蔽構造に対して前記ホル
    ダが所定の向き以外では装着不可能であり、前記一対の
    保持部材の少なくともいずれか一方には、前記ホルダと
    前記スクリーンとの間の取付状態に関する対応関係を判
    別するための目印を前記スクリーンに付与する手段が設
    けられていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ
    マーキング装置。
  3. 【請求項3】 前記レーザ光の照射を受けた部分が非照
    射部分に対して視覚的に区別可能な状態に変化する反応
    層が前記スクリーンの片面のみに設けられ、前記一対の
    保持部材には、前記付与する手段として、前記スクリー
    ンに前記目印としての貫通孔を加工するピンおよびその
    ピンを受ける孔が設けられたことを特徴とする請求項2
    に記載のレーザマーキング装置。
  4. 【請求項4】 レーザ光源から射出されたレーザ光を所
    定の光学系を介してマスク上に導き、そのマスクに設け
    られたパターンを転写対象物に転写するレーザマーキン
    グ装置に組み込まれて前記レーザ光の光路を覆う遮蔽構
    造を構成する光路遮蔽部材であって、 前記遮蔽構造には、前記光学系の構成要素を収容する中
    空構造のハウジングと、中空の連結具を介して前記ハウ
    ジングに接続され、前記ハウジングに入射する レーザ光
    の光路を覆うデリバリチューブとが設けられ、 前記連結具には、前記レーザ光のビーム形状を写し取る
    ためのスクリーンが前記遮蔽構造の定位置に保持される
    よう前記スクリーンを保持可能なホルダを抜き差しする
    ための開口が設けられたことを特徴とする光路遮蔽部
    材。
  5. 【請求項5】 レーザ光源から射出されたレーザ光を所
    定の遮蔽構造内に収容された光学系を介してマスク上に
    導き、そのマスクに設けられたパターンを転写対象物に
    転写するレーザマーキング装置に使用される光軸検査器
    具であって、 前記レーザ光のビーム形状を写し取るためのスクリーン
    と、前記スクリーンを保持した状態で前記遮蔽構造内の
    定位置に挿入可能なホルダとを備え、 前記ホルダは、前記スクリーンをその一部が抜き孔を介
    して露出するようにして挟み込み可能な一対の保持部材
    と、それら保持部材を相互に押さえつける拘束手段とを
    具備し、前記遮蔽構造に対して前記ホルダが所定の向き
    以外では装着不可能であり、前記一対の保持部材の少な
    くともいずれか一方には、前記ホルダと前記スクリーン
    との間の取付状態に関する対応関係を判別するための目
    印を前記スクリーンに付与する手段が設けられているこ
    とを特徴とする光軸検査器具。
  6. 【請求項6】 前記レーザ光の照射を受けた部分が非照
    射部分に対して視覚的に区別可能な状態に変化する反応
    層が前記スクリーンの片面のみに設けられ、前記一対の
    保持部材には、前記付与する手段として、前記スクリー
    ンに前記目印としての貫通孔を加工するピンおよびその
    ピンを受ける孔が設けられたことを特徴とする請求項5
    に記載の光軸検査器具。
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