JP4853753B2

JP4853753B2 - レーザモジュールの照射位置調節装置

Info

Publication number: JP4853753B2
Application number: JP2001283947A
Authority: JP
Inventors: 良治小関
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP2003089180A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ発振素子から出射されるレーザ光を被照射物に照射するレーザモジュールの照射位置調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製版装置として、回転自在に設けたドラム型の版胴と、この版胴の外周面に取付けられた版に向けてレーザ光を出射するレーザモジュールとを備え、このレーザモジュールを版胴の軸方向に移動させるように構成し、レーザ光により版を所定のパターンに製版する製版装置は知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、レーザモジュールのレーザ光の照射位置は、製造誤差によるズレがあるため、レーザモジュールを版胴の軸方向に移動可能に設けられるテーブルに取付ける際や保守交換の際にレーザ光の照射位置が所望の位置になるように調節している。しかしながら、レーザ光の照射位置を調節しながらの取付けは煩雑であり、特に、多数のレーザモジュールを有する製版装置では、照射位置の調節作業に非常な労力と時間を要していた。
上述した事情に鑑み、本発明は、従来に比較してレーザモジュールのレーザ光の照射位置を容易に調節することができる照射位置調節装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１の発明は、レーザ発振素子から出射されるレーザ光を被照射物に照射するレーザモジュールにおいて、
上記レーザ発振素子を搭載するマウント部材と、このマウント部材を支持するベース部材とを設けるとともに、上記ベース部材とマウント部材とを弾性変形可能な取付け部を介して連結し、
また、上記取付け部を弾性変形させてマウント部材をベース部材に対して変位させて、被照射物におけるレーザ光の照射位置を調節する変形手段を設け、該変形手段は、ベース部材とマウント部材との間に挿入されるくさび部材と、ベース部材に螺合されるとともにその先端をくさび部材に連動させた調節ネジとを備えており、この調節ネジでくさび部材の挿入量を調節することでマウント部材をレーザ光の光軸に対する直交方向へ変位させることを特徴とするものである。
また請求項２の発明は、レーザ発振素子から出射されるレーザ光を被照射物に照射するレーザモジュールにおいて、
上記レーザ発振素子を搭載するマウント部材と、このマウント部材を支持するベース部材とを設けるとともに、上記ベース部材とマウント部材とを弾性変形可能な取付け部を介して連結し、
また、上記取付け部を弾性変形させてマウント部材をベース部材に対して変位させて、被照射物におけるレーザ光の照射位置を調節する変形手段を設け、該変形手段は、ベース部材に螺合した調節ネジと、この調節ネジの進退方向に対して斜めにマウント部材に形成されて該調節ネジの先端部が当接されるテーパ面とを備えており、調節ネジの突出量を調節することでマウント部材をレーザ光の光軸に対する直交方向へ変位させることを特徴とするものである。
【０００５】
上述した請求項１並びに請求項２の発明の構成によれば、変形手段により取付け部を変形させることで、マウント部材をベース部材に対して変位させることができるので、作業者はレーザモジュールの取付けが終了した後でも変形手段でマウント部材を変位させながらレーザ光の照射位置を所望の位置に調節することができる。
したがって、従来に比較してレーザ光の照射位置の調節作業を精密かつ容易に行うことができるし、それに要する時間も短縮することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１、図２において、１はドラム型の版胴２を有するレーザ製版装置であり、この製版装置１では、軸を中心として版胴２を定速回転させつつその外周面に巻き付けた樹脂製の版３の表面をレーザモジュール４から出射したレーザ光Ｌで所定パターンに加工している。
レーザモジュール４は、版胴２の軸方向であるＸ方向およびレーザ光Ｌの光軸方向であるＺ方向に移動可能に設けたＸ・Ｚテーブル２９（図２参照）上に設けられている。
また、レーザモジュール４は、版胴２の軸方向と平行するＸ方向に伸びるベース部材５と、このベース部材５上に１０ｍｍの間隔を開けて１２８台設けられたレーザ発振素子(以下ＬＤ)１４を搭載するマウント部材１０（右端から３台目まで図示）を備え、このレーザモジュール４は、上記Ｘ・Ｚテーブル２９によってＸ方向およびＺ方向に移動可能となっている。
このような構成のレーザ製版装置１では、レーザモジュール４をＸ・Ｚテーブル２９でＸ方向に移動させながら１２８等分した加工エリアＥの加工区間ＰをそれぞれのＬＤ１４のレーザ光Ｌにより加工するようになっている。具体的には、レーザモジュール４のレーザ光Ｌをそれぞれの加工区間Ｐの左側の縁部に照射されるようにベース部材５が位置合せされる（図１参照）。なお本実施例では、後述するようにビームスポットを矩形としてあり、このときのビームスポットの各辺を１０μｍに設定してある。
以上の状態が整ったら、レーザモジュール４の各ＬＤ１４から一斉にレーザ光Ｌの出射を開始し、また版胴２が図面上における矢印Ａ方向に向けて回転を開始する。これにより版３の加工エリアＥを下端から上端にかけて１２８本のレーザ光Ｌで加工する。そして、版３の加工エリアＥの上端の縁部にレーザ光Ｌが達して１ピッチ目の加工が終了したら、レーザモジュール４を版３のブランクエリアが通過する間にＸ・Ｚテーブル２９によってレーザ光Ｌの照射幅である１０μｍだけＸ方向における右方に移動させる。そして、この移動が完了し、かつレーザモジュール４のレーザ光Ｌの照射位置に版３の加工エリアＥが達すると、１ピッチ目の加工に連続させてその右側にレーザ光Ｌが照射されて２ピッチ目となる加工が行われる。そして、これ以降、３ピッチ目… … ｎピッチ目と１０μｍ刻みで徐々に加工範囲が増加して一斉に加工区間Ｐの加工が終了すると、それまで断続的であった１２８個の加工区間Ｐが連続して加工エリアＥの加工が終了する。
ところで、レーザモジュールのレーザ光の照射位置は、製造誤差によるズレがある。このため、レーザ発振素子をステージに取付けるときや保守交換時に、作業者が各レーザ発振素子からのレーザ光の照射位置を調節している。このため、本実施例のように１２８台ものレーザ発振素子１４を有する製版装置１では、各レーザ光Ｌの照射位置の調節に多大な労力と時間を要することになる。
【０００７】
しかして、本実施例では、照射位置の調節にかかる労力の軽減と時間を短縮することができる照射位置調節装置を備えたレーザモジュール４を提供するものである。
すなわち、照射位置調節装置は、照射位置調節時の図である図３、図４、図５に示すように本実施例のマウント部材１０は、ボルト１１により先端をベース部材５に連結されるとともに上記Ｘ方向と水平に直交するＺ方向に伸びる取付け部１２と、この取付け部１２の末端に一体に連設されたマウント本体１３とを備えている。そして、このマウント本体１３にＬＤ１４と、また集光系光学部品としてのロッドレンズ１５と非球面レンズ１６を搭載している。
上記マウント本体１３は、取付け部１２の末端からこれと同方向に伸びる下側壁部１３Ａと、この下側壁部１３Ａの先端から鉛直方向上方に伸びる正面側壁部１３Ｂと、上記下側壁部１３Ａの左端から鉛直方向上方に伸びる右側壁部１３Ｄと、正面側壁部１３Ｂの上端と右側壁部１３Ｄの上端に連設されて下側壁部１３Ａと平行する上側壁部１３Ｃとを備えており、これら各壁部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄで形成される凹部１３Ｅ内にＬＤ１４が取付けられたヒートシンク１７を収容している。
上記ヒートシンク１７は、前記凹部１３Ｅの上側壁部１３Ｃ側内面に形成した凹部１３ｃに弾装されて円弧状となったＹ方向板ばね２０によって下側壁部１３Ａに当接する位置に保持されるとともに、末端がマウント部材１０の正面側壁部１３Ｂに絶縁部材２７を介在させて連結されるとともに先端がＬＤ１４に当接するＸ方向板ばね２１によって右側壁部１３Ｄに当接する位置に保持され、さらに末端を下側壁部１３Ａの端部に設けたピン２２を支点とし、かつその先端をローレット付きネジ２３により上側壁部１３Ｃの端部に取付けた円弧形状のＺ方向板ばね２４によって正面側壁部１３Ｂに当接する位置に保持されており、これらＸ・Ｙ・Ｚ方向板ばね２１，２０，２４によってヒートシンク１７はマウント部材１０内における図示した位置に位置決めされている。
これにより、ＬＤ１４と一体のヒートシンク１７は、ローレット付きネジ２３を取外してＺ方向板ばね２４を開放させることで容易に脱着自在となっており、保守交換時の利便性を図ってある。
なお、上記Ｘ方向板ばね２１の末端は、図示しない電線を介して図示しない給電手段に接続される一方、その先端はＬＤ１４に当接させてあり、この導電性を有するＸ方向板ばね２１を介してＬＤ１４に通電して発光させるようになっている。
【０００８】
また、上記マウント本体１３の正面側壁部１３Ｂには、上記ＬＤ１４から発振されたレーザ光Ｌを外部に向けて通過させる横方向貫通孔２５と、この横方向貫通孔２５の同心上に形成した大径の段部２６が形成されており、この段部２６内に上記非球面レンズ１６が嵌め込まれるとともにその外周面を接着剤でマウント本体１３に接着されている。
さらに、上記マウント本体１３の上側壁部１３Ｃと正面側壁部１３Ｂには、これら上側壁部１３Ｃと正面側壁部１３Ｂにわたって鉛直方向に伸びるとともに、上記横方向貫通孔２５を通過して下方に伸びる段付縦孔２８が形成されている。そして、この段付縦孔２８の小径部２８Ａ内に上記ロッドレンズ１５が嵌合されるとともに、その軸方向における中間部分が横方向貫通孔２５内に露出している。このロッドレンズ１５も接着剤によりマウント本体１３に接着されている。
これにより、ＬＤ１４からのレーザ光Ｌは、横方向貫通孔２５内に入ると先ずロッドレンズ１５に入射し、このロッドレンズ１５によって横方向貫通孔２５よりも広がることを防止されつつＸ方向の広がりを集光されながら進行して次に非球面レンズ１６に入射する。そして、この非球面レンズ１６を通過したレーザ光Ｌは、集光されて焦点位置で版３の表面に照射される。
ところで、本実施例では、上記非球面レンズ１６の表面上に矩形アパチャとしてコーティングを施してあり、このコーティングにより強度分布が円形のレーザ光Ｌの外周部をカットして矩形のビームスポットとしている。これにより、円形のビームスポットをパルス発振する場合、レーザモジュールをスポット径と同じピッチでＸ方向へ移動させるとすると、ビームスポットの外周部の一部分が接するだけで未加工部分（菱形の近似形状）が生じるようになるが、本実施例のように矩形であれば、スポットの幅と同じピッチでＸ方向に移動させても未加工部分は殆ど生じない。その結果、円形のビームスポットの場合に比較してきめの細かい印刷が可能となる。
【０００９】
次に、上記取付け部１２は、ベース部材５の前方側壁５Ａの所定位置に等間隔で形成した嵌合凹部５ａ内に嵌合されるとともにボルト１１でベース部材５に連結される高剛性部１２Ａと、後に詳述する２組の変形手段ＸＫ，ＹＫによって変形される低剛性部１２Ｂとを備えている。
上記高剛性部１２Ａの各側面は、嵌合凹部５ａの各側面に密着しており、これにより各マウント部材１０は、嵌合凹部５ａの拘束を受けて一様に同一の状態でベース部材５に取付けられることになる。なお、本実施例では、Ｚ方向の位置決めにあたっては、高剛性部１２Ａの前面を嵌合凹部５ａの前面に当接させるだけでそれ以上の精度は必要ないことから特別な調節は行っていない。なお、Ｚ方向における焦点深度を深くするために長焦点レンズを用いてもよい。
また、上記低剛性部１２Ｂの中心位置には、鉛直方向に貫通する真円状スリット１２ｂが設けられる一方、低剛性部１２Ｂの両側面には、鉛直方向に向けて切欠いた半円弧状スリット１２ｂｂが形成されており、これら真円状スリット１２ｂと半円弧状スリット１２ｂｂで低剛性部１２Ｂの肉厚を薄くすることで剛性を低下させている。なお、レーザ光Ｌは、後に照射位置調節装置９を構成する２組の変形手段ＸＫ，ＹＫによる調節を行うことから、変形手段ＸＫ，ＹＫによる調節前の段階では、位置合せすべきセンター位置Ｃよりも極僅かにＸ方向における上方側（図３紙面上）で、かつＹ方向における上方側の位置（図４紙面上）に照射されるようになっている。
【００１０】
上記低剛性部１２Ｂを変形させる一方の変形手段ＸＫは、マウント本体１３（ＬＤ１４，ロッドレンズ１５，非球面レンズ１６）を版胴２の軸方向であるＸ方向に変位させるものであり、また他方の変形手段ＹＫは、マウント本体１３（ＬＤ１４，ロッドレンズ１５，非球面レンズ１６）を版胴２の円周方向であるＹ方向に変位させるものである。
先ず、変形手段ＸＫは、ベース部材５の後方側壁５Ｂの上端面にマウント部材１０の左側に位置するように形成される突出壁部５ｂと、この突出壁部５ｂに螺合されるＸ方向調節ネジ３０と、このＸ方向調節ネジ３０の進退方向に対して斜めにマウント部材１０の下側壁部１３Ａの後端部に形成されてＸ方向調節ネジ３０の先端に当接するテーパ面１３Ｘとから構成されており、Ｘ方向調節ネジ３０の突出量を調節することでマウント本体１３（ＬＤ１４，ロッドレンズ１５，非球面レンズ１６）をＸ方向に変位させることができるようになっている。
他方、変形手段ＹＫは、ベース部材５の短手方向における後方側寄りに形成されてＸ方向に連続して伸びる広くて深い溝部５Ｃと、この溝部５Ｃ内における前方寄りで前方側壁５Ａの側面に当接する弾性部材としてのウレタン３２と、このウレタン３２の後方に配置されたくさび部材３３と、このくさび部材３３の上端面に形成されて前下がりとなったテーパ面３３Ｙと、上記マウント部材１０の下側壁部１３Ａの下端面に形成されて前記テーパ面３３Ｙと当接するテーパ面１３Ｙと、ベース部材５の後方側壁５Ｂに螺合されるとともにその先端をくさび部材３３に連動させたＹ方向調節ネジ３５とから構成されており、このＹ方向調節ネジ３５でくさび部材３３の挿入量を調節することで、マウント本体１３（ＬＤ１４，ロッドレンズ１５，非球面レンズ１６）をＹ方向に変位させることができるようになっている。
【００１１】
以上の構成を有するレーザモジュール４を備えたレーザ製版装置１において、レーザ光Ｌの照射位置の調節をする際には、先ずＺ方向にＸ・Ｚテーブル２９を大きく後退させ、その状態で、丁度版３と同じ間隔となる位置にレーザ光Ｌの計測手段としての１台のＣＣＤカメラ４０(以下カメラ４０)がＸ方向に移動可能に配置される。そして、一方の側から順にカメラ４０で撮像された映像を図示しないモニタに映し出し、このモニタを見ながら作業者が調節ネジ３０と調節ネジ３５で照射位置を調節するものである。
なお、調節前の段階では、各レーザ光Ｌは、本来照射されるべき位置からＸ方向における上方側(図３参照)およびＹ方向における上方側に僅かにずれている(図４参照)。
具体的には、先ず、マウント部材１０のテーパ面１３Ｘと接触しない位置に後退させてあるＸ方向調節ネジ３０を正転させて前進させてこの先端部を該テーパ面１３Ｘに当接させるとともに、Ｘ方向調節ネジ３０の先端部がテーパ面１３Ｘに当接した後もＸ方向調節ネジ３０の前進を継続させてマウント本体１３に対して図面上における上方側への力を加える。すると、剛性の低い取付け部１２の低剛性部１２Ｂが弾性変形しながらマウント本体１３（ＬＤ１４，ロッドレンズ１５，非球面レンズ１６）後部が徐々に図面上における上方に変位するようになるので、レーザ光Ｌはこれとは逆の実線で示す矢印の方向に水平に移動してＸ方向においてセンター位置Ｃとなる。このとき、レーザ光Ｌがセンター位置Ｃより行き過ぎた場合には、Ｘ方向調節ネジ３０を逆転させて後退させる。すると、低剛性部１２Ｂは自己の弾性により復帰するので、マウント本体１３はＸ方向調節ネジ３０の後退に追動して下方に変位するようになる。このようにして、Ｘ方向調節ネジ３０を正逆回転させて最適な位置に位置合わせする。
【００１２】
このようにＸ方向の調節が終了したら、次にＹ方向の調節を行う。このＹ方向の調節もＸ方向の調節と基本的に同じである。先ずテーパ面３３Ｙがマウント本体１３のテーパ面１３Ｙに当接しない位置に後退させてあるくさび部材３３をこれに先端部を当接させたＹ方向調節ネジ３５を正転させることで前進させてウレタン３２に抗して前進させる。そして、このくさび部材３３のテーパ面３３Ｙがマウント本体１３のテーパ面１３Ｙに当接した後も前進を継続させてくさび部材３３でマウント本体１３に対して図面上における上方への力を加える。すると、剛性の低い取付け部１２の低剛性部１２Ｂが弾性変形しながらマウント本体１３の後部は徐々に上方に変位するようになるので、レーザ光Ｌはこれとは逆に実線で示す矢印の下方に垂直に移動してセンター位置Ｃとなる。このとき、レーザ光Ｌがセンター位置Ｃより行き過ぎた場合には、Ｙ方向調節ネジ３５を逆転させて後退させると、ウレタン３２の伸張によりくさび部材３５がＹ方向調節ネジ３５に追動して押し戻されるとともに、このくさび部材３３の後退に伴なって低剛性部１２Ｂが自己の弾性により復帰するようになるので、マウント部材１０はＹ方向調節ネジ３５の後退に追動して下方に変位するようになる。このようにして、Ｙ方向調節ネジ３５を正逆回転させて最適な位置に位置合わせする。
これにより、１つのレーザ光Ｌの照射位置の調節が終了する。調節が終了したら作業者はカメラ４０を隣のレーザ光Ｌの光軸上に移動させ、上述した作業手順で順次隣のレーザ光Ｌの照射位置の調節を行ない、以後これを繰り返し行って１２８本の全てのレーザ光Ｌについて照射位置の調節を行なう。
【００１３】
以上のように、本実施例のレーザモジュール４によれば、カメラ４０で撮像したレーザ光Ｌをモニタで確認しながらＸ方向調節ネジ３０とＹ方向調節ネジ３５を回転させるだけで、レーザ光Ｌの照射位置の調節を容易に高精度に行なうことができるので、従来に比較して調節に要する労力の軽減と時間の短縮を図ることができる。
【００１４】
なお、弾性変形する取付け部１２(マウント部材１０を含む)の素材としては、ＬＤ１４の冷却を考慮して熱伝導効率に優れた真鍮等が好適である。また、取付け部１２をマウント部材１０に一体設けていたがこれに限定されるものではなく、ベース部材５に一体に設けるようにしてもよいし、或いはマウント部材１０とベース部材５と別体としてもよい。
【００１５】
また、本実施例では、共通のベース部材５に１２８個のマウント部材１０を支持させていたがこれに限定されるものではなく、図示しないがマウント部材を個々に支持する同数のベース部材であってもよい。
【００１６】
さらに、本実施例では、Ｘ方向の調節を行った後に、Ｙ方向の調節を行っていたがこれに限定されるものではなく逆であってもよい。
【００１７】
さらにまた、本実施例では、Ｘ方向の変形手段ＸＫとＹ方向の変形手段ＹＫを異なる構成としていたが、いずれか一方の構成に統一してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、従来に比較してレーザモジュールの照射位置の調節作業に要する労力の軽減と時間の短縮を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すレーザ製版装置１の平面図。
【図２】製版装置１の側面図
【図３】レーザモジュール４の要部の拡大平面図。
【図４】図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図。
【図５】図４に示すＶ−Ｖ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１…レーザ製版装置２…版胴
４…レーザモジュール５…ベース部材
１０…マウント部材１２…取付け部
１３Ｘ…テーパ面３０…Ｘ方向調節ネジ
３３…くさび部材３３Ｙ…テーパ面
３５…Ｙ方向調節ネジＸＫ，ＹＫ…変形手段

Claims

レーザ発振素子から出射されるレーザ光を被照射物に照射するレーザモジュールにおいて、
上記レーザ発振素子を搭載するマウント部材と、このマウント部材を支持するベース部材とを設けるとともに、上記ベース部材とマウント部材とを弾性変形可能な取付け部を介して連結し、
また、上記取付け部を弾性変形させてマウント部材をベース部材に対して変位させて、被照射物におけるレーザ光の照射位置を調節する変形手段を設け、該変形手段は、ベース部材とマウント部材との間に挿入されるくさび部材と、ベース部材に螺合されるとともにその先端をくさび部材に連動させた調節ネジとを備えており、この調節ネジでくさび部材の挿入量を調節することでマウント部材をレーザ光の光軸に対する直交方向へ変位させることを特徴とするレーザモジュールの照射位置調節装置。
レーザ発振素子から出射されるレーザ光を被照射物に照射するレーザモジュールにおいて、
上記レーザ発振素子を搭載するマウント部材と、このマウント部材を支持するベース部材とを設けるとともに、上記ベース部材とマウント部材とを弾性変形可能な取付け部を介して連結し、
また、上記取付け部を弾性変形させてマウント部材をベース部材に対して変位させて、被照射物におけるレーザ光の照射位置を調節する変形手段を設け、該変形手段は、ベース部材に螺合した調節ネジと、この調節ネジの進退方向に対して斜めにマウント部材に形成されて該調節ネジの先端部が当接されるテーパ面とを備えており、調節ネジの突出量を調節することでマウント部材をレーザ光の光軸に対する直交方向へ変位させることを特徴とするレーザモジュールの照射位置調節装置。
上記取付け部は、マウント部材とベース部材とのいずれか一方に一体的に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザモジュールの照射位置調節装置。
上記変形手段は２組設けられ、一方の変形手段は取付け部を弾性変形させてレーザ光の照射位置をＸ方向に調節し、他方の変形手段は取付け部を弾性変形させてレーザ光の照射位置を上記Ｘ方向と直交するＹ方向に調節することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザモジュールの照射位置調節装置。
上記被照射物はレーザ製版装置の版胴であって、該レーザ製版装置の版胴に対向し、かつ版胴の軸方向に移動可能にベース部材を設け、そのベース部材を共通として複数のマウント部材を上記版胴の軸方向に沿って複数個並設してあり、一方の変形手段はレーザ光の照射位置を版胴の軸方向に、他方の変形手段はレーザ光の照射位置を版胴の円周方向に調節することを特徴とする請求項４に記載のレーザモジュールの照射位置調節装置。