JP6750258B2 - 保護囲い、レーザ照射システム - Google Patents

Description

本発明は、保護囲い及びレーザ照射システムに関する。

従来、コンベア式物流システムでは、例えば、コンベアにより搬送されてきた搬送物（荷物や容器）に、配送先やバーコード等の必要な情報が印字された粘着性ラベルをオートラベラで貼り付けて、搬送物を識別可能にしている。

近年、省資源、環境保護の観点から、熱で発色及び消色する可逆性感熱記録媒体がコンベア式物流システムの搬送容器用ラベルとして応用されはじめ、レーザ装置を用いて非接触で搬送物（被照射体）に印字を行うシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このようなシステムのラベル印字で使用されるレーザ光は、非常に強力で直接人体の皮膚や目に当たると火傷や失明の危険がある。そのため、印字中にレーザ装置に人が近寄るような作業環境では、人体へのレーザ被爆が安全なレベルになるように、保護囲いが設けられている。

保護囲いは、レーザ光が照射されたときに吸収、拡散反射させやすくするため、一般に金属板の表面に塗装を施し表面粗さが比較的大きい部材を用いるが、レーザ装置から放射されるレーザ光の正反射光が人体に対して安全である強さまで弱めるには少なくとも２回以上保護囲いに反射させる必要がある。すなわち、１次反射光を外部に放射させない構造にする必要がある。

しかしながら、従来の保護囲いは、搬送物が存在しない場合に、レーザ装置から出射されるレーザ光が内側面に当たって反射して生じる１次反射光の反射方向が考慮されていない。そのため、１次反射光を外部に放射させない構造にすると、保護囲いが大型化するという問題がある。

本発明は、１次反射光を外部に放射させない構造であって従来よりも小型化が可能な保護囲いを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段としての本発明の保護囲いは、被照射体に設けられた記録媒体に向けてレーザ装置から照射されるレーザ光の光路と、前記被照射体と、を囲う保護囲いであって、前記保護囲いには被照射体が通過する開口を設け、前記開口から漏れるレーザ光の強度は、３９０μＷ以下であり、前記レーザ装置を複数有し、夫々の前記レーザ装置から前記記録媒体に向けて振れ角θで走査される前記レーザ光の光路と、前記被照射体と、を囲う構成であり、前記保護囲いは、前記レーザ装置側の第１の内側面と、前記第１の内側面に対向する第２の内側面と、を備え、夫々の前記レーザ光が走査される位置に前記被照射体が存在しない場合に、平面視において、前記被照射体の搬入口に最も近い位置に配置されたレーザ装置から、前記第２の内側面に前記搬入口側の最大の振れ角で照射される前記レーザ光の１次反射光と、前記振れ角θの中心線に平行な線とのなす角がθ／２未満であり、かつ、前記被照射体の搬出口に最も近い位置に配置されたレーザ装置から、前記第２の内側面に前記搬出口側の最大の振れ角で照射される前記レーザ光の１次反射光と、前記振れ角θの中心線に平行な線とのなす角がθ／２未満であり、かつ、前記振れ角θ内の全ての前記レーザ光の前記第２の内側面での１次反射光が、前記第１の内側面に照射される。

開示の技術によれば、１次反射光を外部に放射させない構造であって従来よりも小型化が可能な保護囲いを提供できる。

第１の実施の形態に係るレーザ照射システムの一例を示す斜視図である。 レーザ装置の構成の一例を示す図である。 リライタブルラベルの発色状態及び消色状態の一例について説明する図である。 第１の実施の形態に係る保護囲いの一例について説明する図（正常時）である。 １次反射光の説明図である。 ２次反射光の説明図である。 第１の実施の形態に係る保護囲いの一例について説明する図（異常時）である。 比較例に係る保護囲いについて説明する図である。 第２の実施の形態に係る保護囲いの一例について説明する図である。 第３の実施の形態に係るレーザ照射システムの一例を示す斜視図である。 第３の実施の形態に係る保護囲いの一例について説明する図である。 第４の実施の形態に係る保護囲いの一例について説明する図である。 パワーセンサを保護囲い開口部外側の近傍に配置した一例を示す図である。 保護囲いの第１の内側面の搬送方向の両端部を平面視でコンベア側に曲げない一例を示す図である。 パワーセンサの設置位置の一例を示す概略図である。 パワーセンサの設置位置の他の一例を示す概略図である。 パワーセンサの設置位置の更に他の一例を示す概略図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

被照射体はレーザ装置によりレーザ光が照射される物体であり、プラスチックのコンテナやダンボール箱、紙箱、木箱、金属のパレット等が挙げられる。

記録媒体はレーザを吸収し画像を形成可能な物であり、リライタブル材料を塗布したシートや被照射体に塗布した部分を指す。又、被照射体形成材料がレーザを吸収し画像を形成できる場合、被照射体を記録媒体と考えることができる。

〈第１の実施の形態〉
［レーザ照射システムの全体構成］
図１は、第１の実施の形態に係るレーザ照射システムを例示する斜視図である。図１を参照するに、レーザ照射システム１は、レーザ装置１１と、保護囲い２１と、コンベア３１と、制御装置４１とを有する。

レーザ装置１１は、例えば、ラベルに印字するマーカや、ラベルの印字を消去する消去機であるが、本実施の形態では、レーザ装置１１が消去機である場合の例について以下の説明を行う。

レーザ照射システム１において、搬送装置であるコンベア３１（ローラコンベア）は、制御装置４１により制御される。コンベア３１は、レーザ装置１１の上流（搬送方向の上流）、レーザ装置１１の前方（出射方向の前方）で制御区画が分かれている。

制御装置４１は、例えば、センサで被照射体（管理対象物）であるコンテナ５００の有無を判定し、夫々の区画のコンベア３１の発進や停止を制御する。これにより、前のコンテナ５００に追突しないようにコンテナ５００を搬送したり、レーザ装置１１の前方で停止させたりすることができる。

コンテナ５００の側面には、記録媒体であるリライタブルラベル６００が貼り付けられている。リライタブルラベル６００は、レーザ光を吸収した際に発する熱で視認画像等の情報の印字及び消去が繰返し行えるラベルである。リライタブルラベル６００には、コンテナ５００の内容や行き先等を印字することができる。リライタブルラベル６００は、例えば、可逆性感熱記録媒体である。

レーザ装置１１は、コンベア３１に対して所定の位置関係で配されており、リライタブルラベル６００にレーザ光を照射し、非接触でリライタブルラベル６００に印字されている情報の消去を行う消去機である。

レーザ装置１１は制御装置４１に接続されている。制御装置４１は、レーザ装置１１の前方にコンテナ５００が停止した場合に消去開始信号を出力するように制御することができる。コンベア３１の搬送精度や印字内容によっては、コンテナ５００を移動させながら消去することも可能である。

レーザ装置１１の前方にはレーザ安全カバーである保護囲い２１が配置されている。保護囲い２１は、レーザ装置１１からリライタブルラベル６００に向けて振れ角θで走査されるレーザ光の光路と、被照射体であるコンテナ５００とを囲う構成とされている。

［レーザ装置１１（消去機）の構成例と基本動作］
図２は、レーザ装置の構成を例示する図である。図２を参照するに、消去機であるレーザ装置１１は、例えば、ガルバノミラー１１１、ガルバノドライバ１１２、レーザダイオードアレイ１１３、レーザドライバ１１４、複数のレンズ１１５、端子台１１６、操作盤１１７、コントローラ１１８で構成することができる。

ガルバノミラー１１１はガルバノメータ１１１１にレーザ光を反射するミラー１１１２を装着したもので、レーザ光を偏向走査することができる。

ガルバノドライバ１１２は、コントローラ１１８のガルバノ制御手段１１８１からの指示値に従い、ガルバノミラー１１１の角度を制御する駆動回路である。ガルバノドライバ１１２は、ガルバノミラー１１１の角度センサ信号とコントローラ１１８のガルバノ制御手段１１８１からの指示値とを比較し、その誤差が最小になるようにガルバノミラー１１１へ駆動信号を与える。ガルバノ制御手段１１８１は、消去動作制御手段１１８４が指示した走査開始位置から走査終了位置まで指定速度でガルバノミラー１１１を動かすためのアナログ信号を生成し出力することができる。

レーザダイオードアレイ１１３は、複数個のレーザ光源を有するモジュールであり、例えば、１０〜２０程度のレーザ光源を備えている。複数の光源の長さは１０ｍｍ程度とすることができる。レーザドライバ１１４は、レーザダイオードアレイ１１３の駆動電流を生成する回路であり、コントローラ１１８のレーザ制御手段１１８２からの指示値に従い、レーザダイオードアレイ１１３のレーザパワーを制御することができる。

レーザ装置のレーザ光源は、半導体を媒質とする半導体レーザ、ＹＡＧレーザ等の固体を媒質とする固体レーザ、ＣＯ_２レーザ（炭酸ガスレーザ）等の気体を媒質とする気体レーザ等を用いる。

レーザ制御手段１１８２は、消去動作制御手段１１８４が指示したレーザ出力値をアナログ電圧に変換してレーザドライバ１１４へ出力することができる。又、レーザ制御手段１１８２は、レーザダイオードアレイ１１３を点灯又は消灯させるためのタイミング信号を生成することができる。

レーザダイオードアレイ１１３から出射されたレーザ光は、複数のレンズ１１５で拡大されると共に、エネルギー密度が均質化され、リライタブルラベル６００の表面に、例えば、長さ６０ｍｍ、幅０．５ｍｍのライン状のビームを形成する。なお、レーザ装置１１の出力するレーザ光のパワーは、マーカが出力するレーザ光のパワーよりも大きい。

複数のレンズ１１５は、例えば、シリンドリカルレンズ１１５１、球面レンズ１１５２、マイクロレンズアレイ１１５３、球面レンズ１１５４、シリンドリカルレンズ１１５５を、レーザダイオードアレイ１１３側から順次配した構成とすることができる。

端子台１１６には、例えば、消去開始信号、インターロック信号、環境温度信号、エンコーダ信号の入力信号端子と消去準備完了信号、消去中信号、異常発生信号の出力信号端子が設けられている。

ここで、消去開始信号はレーザ装置１１が消去動作を開始するための信号、インターロック信号は消去動作を緊急停止させるための信号、環境温度信号は環境温度に応じてレーザパワーを補正するための信号である。又、エンコーダ信号は被照射体の移動速度を検出するための信号、消去準備完了信号は消去開始信号を受付可能になったことを示す信号である。更に、消去中信号は消去を実行していることを示す信号、異常発生信号はレーザダイオードアレイ１１３の異常やガルバノミラー１１１の異常等、コントローラ１１８が異常を検出したことを示す信号である。

操作盤１１７は、例えば、表示器とスイッチを有するユーザインターフェースでメニュー選択や数値入力が可能に構成することができる。コントローラ１１８の消去条件設定手段１１８３は、操作盤１１７を制御し、ユーザが指定したレーザ光の走査長、レーザ光の走査速度、レーザ光の走査方向、レーザ光の出力パワー、消去開始ディレイ時間、被照射体の速度等の消去条件をレーザ装置１１に設定できる。

コントローラ１１８の消去動作制御手段１１８４は、端子台１１６の入力信号を処理し、ガルバノ制御手段１１８１やレーザ制御手段１１８２に指示を出すと共に、端子台１１６の出力信号を生成することができる。

［リライタブルラベルの発色・消色］
リライタブルラベル６００は、例えば、融解前の有機低分子物質が、ロイコ染料及び可逆性顕色剤（以下、「顕色剤」と称することがある）であり、かつ融解した後であって、結晶化する前の有機低分子物質が、ロイコ染料及び顕色剤である。リライタブルラベル６００の色調は、透明状態と発色状態とに熱により可逆的に変化する。

図３は、リライタブルラベルの発色状態及び消色状態について説明する図である。図３を参照するに、まず、消色状態（Ａ）にある記録層を昇温していくと、溶融温度Ｔ２にて、ロイコ染料と顕色剤とが溶融混合して発色が生じ、発色状態（Ｂ）となる。発色状態（Ｂ）は、液体である。

発色状態（Ｂ）から急冷すると、発色状態のまま室温に下げることができ、発色状態が安定化されて固定された発色状態（Ｃ）となる。発色状態（Ｃ）に至ったか否かは、溶融状態からの降温速度に依存しており、徐冷では降温の過程で消色が生じ、初期と同じ消色状態（Ａ）、或いは急冷による発色状態（Ｃ）よりも相対的に濃度の低い状態となる。

一方、発色状態（Ｃ）から再び昇温していくと、発色温度よりも低い温度Ｔ１にて消色が生じ（ＤからＥ）、この状態から降温すると、初期と同じ消色状態（Ａ）に戻る。

溶融状態から急冷して得た発色状態（Ｃ）は、ロイコ染料と顕色剤とが分子同士で接触反応し得る状態で混合された状態であり、これは固体状態を形成している場合が多い。この状態では、ロイコ染料と顕色剤との溶融混合物（発色混合物）が結晶化して発色を保持した状態であり、この構造の形成により発色が安定化していると考えられる。

一方、消色状態は、両者が相分離した状態である。この状態は、少なくとも一方の化合物の分子が集合してドメインを形成したり、結晶化した状態であり、凝集或いは結晶化することによりロイコ染料と顕色剤とが分離して安定化した状態であると考えられる。多くの場合、このように、両者が相分離して顕色剤が結晶化することにより、より完全な消色が生じる。

なお、記録層を溶融温度Ｔ２以上の温度Ｔ３に繰返し昇温すると消去温度に加熱しても消去できない消去不良が発生する場合がある。これは、顕色剤が熱分解を起こし、凝集或いは結晶化し難くなってロイコ染料と分離し難くなるためと考えられる。リライタブルラベル６００を加熱する際に溶融温度Ｔ２と温度Ｔ３との差を小さくすることにより、繰返しの記録消去によるリライタブルラベル６００の劣化を抑えることができる。

又、本発明に適用されるレーザ装置は、上述したリライタブルラベルの発色状態と消色状態を繰り返すレーザ装置に限らず、ラベルに一度だけ発色させるレーザ装置に対するレーザ保護囲いにも適用することができる。又、被照射体にレーザ光を照射し切削、切断、彫刻、マーキングするレーザ加工機を囲うレーザ保護囲いにも適用することができる。

［保護囲い］
ここで、本実施の形態に係る保護囲いについて詳しく説明する。図４は、第１の実施の形態に係る保護囲いについて説明する図である。

保護囲い２１は、水平面、コンベア３１の搬送方向と平行でかつ鉛直である面、及びコンベア３１の搬送方向と垂直でかつ鉛直である面に部材を配置し、レーザ装置１１から照射されるレーザや反射光が保護囲い２１の外部に漏れないように設ける。前記各部材のうち、コンベア３１の搬送方向と垂直でかつ鉛直である面の部材には、少なくともコンテナ５００の搬送方向の断面に相当する領域に開口を形成する。

コンテナ５００が通過するタイミングに合わせて開閉部材が開閉する機構は動作不良が発生するおそれがあることや、部材の摩耗によって寿命となり部品交換につながることなど好ましくない状態を招くため、シャッタ等の開閉部材は設けない。

レーザ装置１１から照射されたレーザの１次反射光、２次反射光等の反射光が保護囲い２１の開口部から外に放出される光を漏れ光とし、以下同様に記す。

開口から漏れるレーザ光の漏れ光強度は、例えば、ＩＥＣ６０８２５−１及びＪＩＳ Ｃ ６８０２で定めるクラス１以下、具体的には波長が９７６ｎｍの場合は１,３９０μＷ以下であることが好ましい。

又、波長が５００ｎｍから７００ｎｍの範囲の場合は３９０μＷ以下であることが好ましく、７００ｎｍから１４００ｎｍの範囲の場合は下記の式で算出される値以下のことが好ましい。

３９０×１０^{０．００２（λ−７００）}（μＷ） λ：波長
例えば、波長が９７６ｎｍの場合は、
３９０×１０^{０．０５５２} ＝３９０×３．５６５≒１,３９０（μＷ）となり、１,３９０μＷ以下であることが好ましい。

漏れ光の強さは、例えば、パワーセンサ３００とディスプレイ３０１を用い、パワーセンサ３００の受光面に漏れ光を照射し、パワーセンサ３００に接続したディスプレイ３０１の表示を読み取ることによって測定する。

レーザ装置１１、保護囲い２１に対するパワーセンサ３００の配置例を図１２（コンベアシステムの平面図）に示し、測定の手順を下記する。

図１２に示すようにパワーセンサ３００（オフィール社製フォトダイオードセンサ；製品型番ＰＤ３００−ＴＰ）を保護囲い２１の開口部外側の近傍に配置し、パワーセンサ３００の受光面が２次反射光９５ｍと垂直となる角度に調節する。パワーセンサ３００の受光面の高さはレーザ装置１１から照射されるレーザの中心の高さと同じとなるように調節する。

又、パワーセンサ３００とディスプレイ３０１（オフィール社製ディスプレイ；製品名Ｖｅｇａ）を、ケーブルを介して接続しパワーセンサ３００の受光面に照射されるレーザの強さを表示させる。

コンベア３１上には被照射物が置かれていない状態とし、レーザ装置１１はレーザの最大振れ角θの範囲でレーザ光９１ｍを照射するように設定し、レーザ装置１１からレーザを照射する。漏れ光の強さは、レーザ装置１１からレーザが照射されている間にディスプレイ３０１に表示される最大値を読み取ることによって測定する。

更に、図１４Ａ〜図１４Ｃに示すように、Ａ１からＡ５の各点、Ｂ１からＢ５の各点、Ｃ１からＣ７の各点にパワーセンサ３００を設置し、測定値の最大値を漏れ光の値をとして採用する方法としてもよい。

Ａ１からＡ５の各点はコンベア３１の移動方向に対して垂直な方向での最大値を検出する目的であり、Ｂ１からＢ５の各点はコンベア３１の近傍に立つオペレータの位置の違いによって照射されるレーザの最大値を検出する目的であり、Ｃ１からＣ７の各点はコンベア３１の近傍に立つオペレータが手をかざす位置を想定し、位置の違いによって照射されるレーザの最大値を検出する目的である。

図４は、レーザ照射システム１が正常に運転している状態の説明図である。又、図５Ａ及び図５Ｂは、反射光の説明図である。ここで、『正常』とは、レーザ装置１１のレーザ放射口とコンテナ５００とが正対しているときに、レーザ装置１１のレーザ放射口からレーザ光が放射される状態を指す。

つまり、正常な場合には、図４に示すように、レーザ装置１１のレーザ放射口と対向する位置にコンテナ５００が一時停止しており、レーザ装置１１から放射されたレーザ光９１はリライタブルラベル６００に照射される。レーザ装置１１のレーザ放射口と対向する保護囲い２１の面（第２の内側面２１ｂ）が、保護囲い２１の外側に凸に湾曲している。

図４及び図５Ａに示すように、リライタブルラベル６００に照射されたレーザ光９１は、主に光熱変換剤を含む発色層に吸収される。吸収されずに反射したレーザのうち一部は拡散反射光９２となり、他は１次反射光９３となる。１次反射光９３は、入射角と出射角とが何れもαとなる正反射光である。

拡散反射光９２は、反射する方向が分散することによってレーザ光の強度が弱められ、ＩＥＣ６０８２５−１及びＪＩＳ Ｃ ６８０２で定めるクラス１以下（以下、単にクラス１以下とする）となるが、１次反射光９３は、なおクラス１を超えている場合がある。

図４及び図５Ｂに示すように、１次反射光９３は保護囲い２１の第１の内側面２１ａに照射される。保護囲い２１の第１の内側面２１ａに照射された１次反射光９３のうち一部は拡散反射光９４となり、残りは２次反射光９５となる。２次反射光９５は、入射角と出射角とが何れもαとなる正反射光である。

拡散反射光９４は多くの方向に分散されるためクラス１以下であり、２次反射光９５も複数回の反射を経ているためクラス１以下となる。このため、２次反射光９５が保護囲い２１の開口から外部に放射されても人体への被爆は少なく安全である。

図６は、第１の実施の形態に係る保護囲いについて説明する図であり、レーザ照射システム１が正常に運転していない状態（異常時）を示している。図６は、レーザ照射システム１をコンベア３１の法線方向から視た平面図であり、この方向から対象物を視ることを『平面視』と称する場合がある。

図６に示すように、例えば、制御装置４１等に異常が発生した場合等、レーザ装置１１から放射されたレーザ光９１がリライタブルラベル６００に走査される位置にコンテナ５００が存在しない場合がある。この場合、レーザ装置１１からレーザ光９１が出射されると、レーザ光９１は本来コンテナ５００が一時停止すべき空間を通過し、保護囲い２１の第２の内側面２１ｂに照射される。なお、第２の内側面２１ｂは、被照射体であるコンテナ５００が搬送される領域を介して、第１の内側面２１ａに対向する面である。

このとき、保護囲い２１の第２の内側面２１ｂに照射されたレーザ光９１の一部は保護囲い２１に吸収され、その他は反射される。そして、図５Ａの場合と同様に、レーザ光９１の一部は保護囲い２１の第２の内側面２１ｂで正反射して１次反射光９３となり、その他は拡散反射して拡散反射光９２となる。

図４の場合と同様に、拡散反射光９２は反射する方向が分散することによってレーザ光の強度が弱められクラス１以下となるが、１次反射光９３は、なおクラス１を超えている場合がある。このため、１次反射光９３が保護囲い２１の開口から外部に放射されると周囲にいる人が被爆するおそれがあり、これを防止しなければならない。

一例として、レーザ装置１１から放射されるレーザ光９１のパワーが７０Ｗ、波長が９７６ｎｍであり、反射直後の１次反射光９３のパワーが２６０ｍＷ、反射直後の２次反射光９５のパワーが１０００ｎＷである場合を考える。この場合、１次反射光９３は当該波長に適用されるクラス１の最大値（１３９０ｎＷ）を超えるが、２次反射光９５はクラス１の最大値（１３９０ｎＷ）以下となる。

そこで、１次反射光９３が保護囲い２１の開口から外部に放射されることを防止するために、１次反射光９３の光路上にも保護囲い２１を設けているが、本実施の形態では、従来よりも保護囲い２１を小型化することができる。これについて、以下に説明する。

図６において、θはレーザ装置１１のガルバノミラー１１１から放射されたレーザ光９１の振れ角であり、９０は振れ角θの中心線を示している。又、９０ａは、中心線９０に平行な線を示している。又、９１ｍは最大の振れ角で照射されるレーザ光であり、９３ｍはレーザ光９１ｍが保護囲い２１の第２の内側面２１ｂで反射した際の１次反射光を示している。又、９５ｍは１次反射光９３ｍが保護囲い２１の第１の内側面２１ａで反射した際の２次反射光を示している。

保護囲い２１において、『第２の内側面２１ｂの形状は、平面視において、１次反射光９３ｍと線９０ａとのなす角βがθ／２未満であり、かつ、レーザ光９１ｍを含む振れ角θ内の全てのレーザ光９１の１次反射光９３が保護囲い２１の第１の内側面２１ａに照射される』ように設計されている（以下、『 』内を所定条件と称する場合がある）。

つまり、全ての１次反射光９３は、必ず保護囲い２１の第１の内側面２１ａに照射され、保護囲い２１の開口から外部に直接放射されることはない。拡散反射光９２及び９４や２次反射光９５はクラス１以下のレーザ光となるため、保護囲い２１の開口から外部に放射されても人体に対して安全である。

なお、図６の場合、レーザ装置１１から放射されるレーザ光９１が当たる保護囲い２１の第２の内側面２１ｂが平面状の部材で構成されているため、容易に作製できる利点がある。

ここで、比較例を示しながら、本実施の形態に係る保護囲い２１の奏する特有の効果について説明する。図７は、比較例に係る保護囲いについて説明する図である。図７に示すように、比較例に係る保護囲い２１０では、平面視において、第２の内側面２１０ｂが第１の内側面２１０ａと平行な単一の平面状とされており、１次反射光９３ｍと中心線９０に平行な線９０ａとのなす角γ＝θ／２となる。

つまり、必ず、角γ（比較例）＞角β（本実施の形態）となるため、保護囲い２１０の幅Ｌ２は保護囲い２１の幅Ｌ１（図６参照）よりも大きくなる。言い換えれば、本実施の形態に係る保護囲い２１では、第２の内側面２１ｂを第１の内側面２１ａと平行な単一の平面状ではなく、１次反射光９３ｍと中心線９０に平行な線９０ａとのなす角βがθ／２未満となるような所定形状としている。その結果、保護囲い２１の幅Ｌ１を、比較例に係る保護囲い２１０の幅Ｌ２よりも小さくできる。つまり、保護囲い２１を保護囲い２１０よりも小型化できる。

又、保護囲い２１を小型化したことにより、従来よりも設置面積が小さくなり、設置場所の制約が発生し難くなると共に、設置作業に必要な工数を低減できる。

なお、図６の例では、レーザ光が走査される位置にコンテナ５００が存在しない場合に、平面視において、第２の内側面２１ｂに照射される振れ角θ内の全てのレーザ光９１について、１次反射光９３と振れ角θの中心線９０に平行な線９０ａとのなす角がθ／２未満となっている。しかし、上記の所定条件を満たしていれば、必ずしもこのようにする必要はない。

言い換えれば、平面視において、第２の内側面２１ｂは、図６に示すような形状ではなく、例えば、第２の内側面２１ｂの中心線９０近傍を第１の内側面２１ａと平行にし、両端部のみを図６と同様に傾斜させてもよい。この場合にも、適宜な設計により、図６と同じ幅Ｌ１の保護囲いを実現できる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、第１の実施の形態とは異なる形状の保護囲いの例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図８は、第２の実施の形態に係る保護囲いについて説明する図であり、レーザ照射システム１が正常に運転していない状態を示している。

保護囲い５１の第２の内側面５１ｂの形状は、上記の所定条件を満たすように設計されている。すなわち、保護囲い５１の第２の内側面５１ｂの形状は、平面視において、１次反射光９３ｍと線９０ａとのなす角βがθ／２未満となり、かつ、レーザ光９１ｍを含む振れ角θ内の全てのレーザ光９１の１次反射光９３が保護囲い５１の第１の内側面５１ａに照射されるように設計されている。

つまり、全ての１次反射光９３は、必ず保護囲い５１の第１の内側面５１ａに照射され、保護囲い５１の開口から外部に直接放射されることはない。なお、拡散反射光９２及び９４や２次反射光９５はクラス１以下のレーザ光となるため、保護囲い５１の開口から外部に放射されても人体に対して安全である。

以上の点については、第１に実施の形態と同様であるが、第２の実施の形態に係る保護囲い５１は、第２の内側面５１ｂがガルバノミラー１１１を大よそ中心とする円弧状の曲面となっている点が第１に実施の形態と相違する。

ガルバノミラー１１１を大よそ中心とする円弧状の曲面である第２の内側面５１ｂに照射されたレーザ光９１ｍを含む振れ角θ内の全てのレーザ光９１は、第２の内側面５１ｂに対する入射角及び出射角が略ゼロとなる。そのため、レーザ装置１１から出射されたレーザ光９１の１次反射光９３は保護囲い５１の第１の内側面５１ａのレーザ放射口の近傍に照射される。

このため、図８の保護囲い５１の第１の内側面５１ａの長さＬ１ａは長さＬ１との関係がＬ１ａ＜Ｌ１であっても１次反射光を吸収、反射させることができる。これにより、図６の場合と比べて、保護囲い５１の第１の内側面５１ａの１次反射光９３が当たる部分の長さを短くできる利点がある。以降の挙動は図６の場合と同様である。

なお、図８の例では、レーザ光が走査される位置にコンテナ５００が存在しない場合に、平面視において、第２の内側面５１ｂに照射される振れ角θ内の全てのレーザ光９１について、１次反射光９３と振れ角θの中心線９０に平行な線９０ａとのなす角がθ／２未満となっている。しかし、上記の所定条件を満たしていれば、必ずしもこのようにする必要はない。

言い換えれば、平面視において、第２の内側面５１ｂは、図８に示すような形状ではなく、例えば、第２の内側面５１ｂの中心線９０近傍を第１の内側面５１ａと平行にし、両端部のみを図８と同様に円弧状にしてもよい。この場合にも、適宜な設計により、図８と同じ幅Ｌ１の保護囲いを実現できる。

このように、各実施の形態では、保護囲いの第２の内側面の形状を、平面視において、１次反射光９３ｍと線９０ａとのなす角βがθ／２未満となり、かつ、レーザ光９１ｍを含む振れ角θ内の全てのレーザ光９１の１次反射光９３が保護囲いの第１の内側面に照射されるように決定している。

この所定条件を満足すれば、保護囲いの第２の内側面の形状は、図６に示すような傾斜面を含む形状としてもよいし、図８に示すような円弧状の面を含む形状としてもよい。或いは、傾斜面と円弧状の面とが混在してもよいし、より複雑な形状としてもよい。

又、保護囲いの第２の内側面の形状は、一部に保護囲いの第１の内側面と平行な領域を備えた形状としてもよい。特に、中心線９０付近での１次反射光９３は、保護囲いから外部に漏れるおそれが低いため、保護囲いの第２の内側面の中心線９０付近の形状を、保護囲いの第１の内側面と平行とし、その周辺を傾斜面や円弧状の面等としてもよい。

〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、複数のレーザ装置に対応した保護囲いの例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図９は、第３の実施の形態に係るレーザ照射システムを例示する斜視図である。図９を参照するに、レーザ照射システム２は、レーザ装置１１を複数有し、保護囲い６１は、夫々のレーザ装置１１からリライタブルラベル６００に向けて振れ角θで走査されるレーザ光の光路と、コンテナ５００を囲う構成である。なお、図９では、レーザ装置１１を２個図示しているが、レーザ装置１１は３個以上であってもよい。

図１０は、第３の実施の形態に係る保護囲いについて説明する図であり、レーザ照射システム２が正常に運転していない状態を示している。図１０に示すように、保護囲い６１の第２の内側面６１ｂの開口に近い側（コンテナ５００の搬送方向の両側）は、図６と同様の傾斜面とされている。

つまり、平面視において、コンテナ５００の搬入口に最も近い位置に配置されたレーザ装置１１（図１０では左側）から、第２の内側面６１ｂに搬入口側の最大の振れ角で照射されるレーザ光の１次反射光と、振れ角θの中心線に平行な線とのなす角がθ／２未満である（図６参照）。

又、コンテナ５００の搬出口に最も近い位置に配置されたレーザ装置１１（図１０では右側）から、第２の内側面６１ｂに搬出口側の最大の振れ角で照射されるレーザ光の１次反射光と、振れ角θの中心線に平行な線とのなす角がθ／２未満である（図６参照）。

更に、振れ角θ内の全てのレーザ光の第２の内側面６１ｂでの１次反射光が、第１の内側面６１ａに照射される。これにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

なお、保護囲い６１の第２の内側面６１ｂの中央に近い側は、第１の内側面６１ａと平行な面とされている。このように、保護囲い６１では、第２の内側面６１ｂの開口に近い側以外は、コンベア３１の搬送方向に平行な平面で構成できるため、形状の制約が少ない。このため、保護囲い６１の小型化が可能となる利点がある。

保護囲い６１の第２の内側面６１ｂの開口に近い側（コンテナ５００の搬送方向の両側）は、図８と同様の円弧状の面としてもよい。又、保護囲い６１の第２の内側面６１ｂの全体を図６のような２つの傾斜面から構成したり、図８のように１つの円弧状の面から構成したりしてもよい。

又、複数のレーザ装置１１は全て同一機能でなくてもよく、例えば、印字用と消去用のレーザ装置が混在してもよい。その場合、リライタブルのレーザ照射システムを構成することができる。

〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、可動する部材を備えた保護囲いの例を示す。なお、第４の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図１１は、第４の実施の形態に係る保護囲いについて説明する図である。図１１を参照するに、保護囲い７１は、第１の内側面７１ａと、第２の内側面７２ｂとを有している。第１の内側面７１ａ側は、例えば、平面状の部材で構成されており、可動する部材を備えていない。

これに対して、第２の内側面７２ｂ側は、第１の部材７１１、第２の部材７１２、及び第３の部材７１３から構成されている。そして、第１の部材７１１と第２の部材７１２とは蝶番７１８によって連結され、第１の部材７１１と第３の部材７１３とは蝶番７１９によって連結されている。但し、この例では、第２の内側面７２ｂ側を３つの部材から構成しているが、第２の内側面７２ｂ側は少なくとも２以上の部材から構成すればよい。

第１の内側面７１ａ側と、第２の内側面７２ｂ側の第１の部材７１１とは、ネジによる締結や溶接等の手段によって一体的に構成されている。そして、第２の部材７１２及び第３の部材７１３は、夫々第１の部材７１１に対して矢印方向に可動して、第１の部材７１１に対して角度を可変でき、所定の固定手段によって可変範囲内で任意の角度に固定することが可能である。

このように、保護囲いの第２の内側面側を２以上の部材から構成し、一の部材が他の部材に対して可動である構造とする。これにより、他の部材と振れ角θとの相対位置を変えずに、一の部材に照射されるレーザ光の１次反射光と、振れ角θの中心線に平行な線とのなす角を可変できる。その結果、様々なレーザ照射システムへの適用が容易となる。

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記の実施の形態では、レーザ装置１１が消去機である例を示したが、レーザ装置１１はリライタブルラベル６００に印字可能なマーカであってもよい。

又、図６、図８、図１０では、保護囲いの第１の内側面側の幅と第２の内側面側の幅を同一（何れもＬ１）としているが、上記の所定条件を満たしていれば、保護囲いの第１の内側面側の幅と第２の内側面側の幅を異なる値としてもよい。

又、機械的強度を向上するため、保護囲いの第１の内側面の搬送方向の両端部を平面視でコンベア側に曲げてもよい。同様に、保護囲いの第２の内側面の搬送方向の両端部を平面視でコンベア側に曲げてもよい。

又、図１３に示すように保護囲い２１の第１の内側面２１ａの搬送方向の両端部を平面視でコンベア３１側に曲げなくてもよい。同様に、保護囲い２１の第２の内側面２１ｂの搬送方向の両端部を平面視でコンベア３１側に曲げなくてもよい。

又、前記実施の形態では平面視での保護囲いの形状を例示したが、側面視での保護囲いの形状も前記平面視の場合と同様に適用することができる。更に保護囲いの形状は例示した平面や円弧形状に限らず、回転放物面等の形状でもよく、これらの形状を組み合わせた形状としてもよい。

又、保護囲いは、１次反射光９３ｍがレーザ装置１１のガルバノミラー１１１に照射しない形状、角度に形成し設置する。更に２次反射光９５ｍが反射した３次反射光、同様に５次反射光、以降同様に（ｎ＋１）次光（ｎは０以上の整数を表す）もレーザ装置１１のガルバノミラー１１１に照射しない形状、角度に形成し設置する。これは反射光がレーザ装置１１内部のミラー、レンズ（図示せず）、レーザ光源（図示せず）等に照射されることによってこれらの部品に損傷を与えないようにするためである。

又、被照射体はコンベア等で自動的に搬送される場合の他に、手動でレーザ装置のレーザ放射口に近接、離間させる構成であってもよい。

本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。

〈１〉 被照射体に設けられた記録媒体に向けてレーザ装置から照射されるレーザ光の光路と、前記被照射体と、を囲う保護囲いであって、
前記保護囲いには被照射体が通過する開口を設け、前記開口から漏れるレーザ光の強度は、３９０μＷ以下であることを特徴とする保護囲いである。

〈２〉 被照射体に設けられた記録媒体にレーザ光を照射するレーザ装置を有するレーザ照射システムに用いられ、前記記録媒体に向けて振れ角θで走査される前記レーザ光の光路と、前記被照射体と、を囲う保護囲いであって、
前記レーザ装置の放射口と対向する前記保護囲いの面が、前記保護囲いの外側に凸に湾曲していることを特徴とする保護囲いである。

〈３〉 前記レーザ装置を複数有し、夫々の前記レーザ装置から前記記録媒体に向けて振れ角θで走査される前記レーザ光の光路と、前記被照射体と、を囲う構成であり、
夫々の前記レーザ光が走査される位置に前記被照射体が存在しない場合に、
平面視において、前記被照射体の搬入口に最も近い位置に配置されたレーザ装置から、前記第２の内側面に前記搬入口側の最大の振れ角で照射される前記レーザ光の１次反射光と、前記振れ角θの中心線に平行な線とのなす角がθ／２未満であり、
かつ、前記被照射体の搬出口に最も近い位置に配置されたレーザ装置から、前記第２の内側面に前記搬出口側の最大の振れ角で照射される前記レーザ光の１次反射光と、前記振れ角θの中心線に平行な線とのなす角がθ／２未満であり、
かつ、前記振れ角θ内の全ての前記レーザ光の前記第２の内側面での１次反射光が、前記第１の内側面に照射されることを特徴とする前記〈１〉又は〈２〉に記載の保護囲いである。

〈４〉 前記レーザ光が走査される位置に前記被照射体が存在しない場合に、
平面視において、前記第２の内側面に照射される前記振れ角θ内の全ての前記レーザ光について、１次反射光と前記振れ角θの中心線に平行な線とのなす角がθ／２未満であることを特徴とする前記〈３〉に記載の保護囲いである。

〈５〉 平面視において、前記第２の内側面は、前記レーザ装置の方向が凹となる円弧状の曲面を含んでいることを特徴とする前記〈３〉乃至〈４〉の何れかに記載の保護囲いである。

〈６〉 前記第２の内側面側は、２以上の部材から構成され、
一の部材は他の部材に対して可動であり、
前記他の部材と前記振れ角θとの相対位置を変えずに、前記一の部材に照射される前記レーザ光の１次反射光と、前記振れ角θの中心線に平行な線とのなす角を可変できることを特徴とする前記〈３〉乃至〈５〉の何れかに記載の保護囲いである。

〈７〉 前記レーザ装置が、前記記録媒体に情報を繰返し記録及び消去するレーザ照射システムに用いるレーザ装置であることを特徴とする前記〈１〉乃至〈６〉の何れかに記載の保護囲いである。

〈８〉 前記被照射体を搬送する搬送装置と、
前記記録媒体にレーザ光を照射するレーザ装置と、
前記レーザ装置及び前記搬送装置を制御する制御装置と、
前記〈１〉乃至〈７〉の何れかに記載の保護囲いと、を有することを特徴とするレーザ照射システムである。

１、２ レーザ照射システム
１１ レーザ装置
２１、５１、６１、７１ 保護囲い
２１ａ、５１ａ、６１ａ、７１ａ 第１の内側面
２１ｂ、５１ｂ、６１ｂ、７１ｂ 第２の内側面
３１ コンベア
４１ 制御装置
１１１ ガルバノミラー
１１２ ガルバノドライバ
１１３ レーザダイオードアレイ
１１４ レーザドライバ
１１５ レンズ
１１６ 端子台
１１７ 操作盤
１１８ コントローラ
３００ パワーセンサ
３０１ ディスプレイ
５００ コンテナ
６００ リライタブルラベル
７１１ 第１の部材
７１２ 第２の部材
７１３ 第３の部材
７１８、７１９ 蝶番
１１１１ ガルバノメータ
１１１２ ミラー
１１５１ シリンドリカルレンズ
１１５２ 球面レンズ
１１５３ マイクロレンズアレイ
１１５４ 球面レンズ
１１５５ シリンドリカルレンズ
１１８１ ガルバノ制御手段
１１８２ レーザ制御手段
１１８３ 消去条件設定手段
１１８４ 消去動作制御手段

特開２００９−１８３９５９号公報

Claims (8)

1. 被照射体に設けられた記録媒体に向けてレーザ装置から照射されるレーザ光の光路と、前記被照射体と、を囲う保護囲いであって、
   前記保護囲いには被照射体が通過する開口を設け、前記開口から漏れるレーザ光の強度は、３９０μＷ以下であり、
   前記レーザ装置を複数有し、夫々の前記レーザ装置から前記記録媒体に向けて振れ角θで走査される前記レーザ光の光路と、前記被照射体と、を囲う構成であり、
   前記保護囲いは、前記レーザ装置側の第１の内側面と、前記第１の内側面に対向する第２の内側面と、を備え、
   夫々の前記レーザ光が走査される位置に前記被照射体が存在しない場合に、
   平面視において、前記被照射体の搬入口に最も近い位置に配置されたレーザ装置から、前記第２の内側面に前記搬入口側の最大の振れ角で照射される前記レーザ光の１次反射光と、前記振れ角θの中心線に平行な線とのなす角がθ／２未満であり、
   かつ、前記被照射体の搬出口に最も近い位置に配置されたレーザ装置から、前記第２の内側面に前記搬出口側の最大の振れ角で照射される前記レーザ光の１次反射光と、前記振れ角θの中心線に平行な線とのなす角がθ／２未満であり、
   かつ、前記振れ角θ内の全ての前記レーザ光の前記第２の内側面での１次反射光が、前記第１の内側面に照射されることを特徴とする保護囲い。
2. 被照射体に設けられた記録媒体にレーザ光を照射するレーザ装置を有するレーザ照射システムに用いられ、前記記録媒体に向けて振れ角θで走査される前記レーザ光の光路と、前記被照射体と、を囲う保護囲いであって、
   前記レーザ装置の放射口と対向する前記保護囲いの面が、前記保護囲いの外側に凸に湾曲していることを特徴とする保護囲い。
3. 前記レーザ装置を複数有し、夫々の前記レーザ装置から前記記録媒体に向けて振れ角θで走査される前記レーザ光の光路と、前記被照射体と、を囲う構成であり、
   前記保護囲いは、前記レーザ装置側の第１の内側面と、前記第１の内側面に対向する第２の内側面と、を備え、
   夫々の前記レーザ光が走査される位置に前記被照射体が存在しない場合に、
   平面視において、前記被照射体の搬入口に最も近い位置に配置されたレーザ装置から、前記第２の内側面に前記搬入口側の最大の振れ角で照射される前記レーザ光の１次反射光と、前記振れ角θの中心線に平行な線とのなす角がθ／２未満であり、
   かつ、前記被照射体の搬出口に最も近い位置に配置されたレーザ装置から、前記第２の内側面に前記搬出口側の最大の振れ角で照射される前記レーザ光の１次反射光と、前記振れ角θの中心線に平行な線とのなす角がθ／２未満であり、
   かつ、前記振れ角θ内の全ての前記レーザ光の前記第２の内側面での１次反射光が、前記第１の内側面に照射されることを特徴とする請求項２に記載の保護囲い。
4. 前記レーザ光が走査される位置に前記被照射体が存在しない場合に、
   平面視において、前記第２の内側面に照射される前記振れ角θ内の全ての前記レーザ光について、１次反射光と前記振れ角θの中心線に平行な線とのなす角がθ／２未満であることを特徴とする請求項１又は３に記載の保護囲い。
5. 平面視において、前記第２の内側面は、前記レーザ装置の方向が凹となる円弧状の曲面を含んでいることを特徴とする請求項１又は３又は４に記載の保護囲い。
6. 前記第２の内側面側は、２以上の部材から構成され、
   一の部材は他の部材に対して可動であり、
   前記他の部材と前記振れ角θとの相対位置を変えずに、前記一の部材に照射される前記レーザ光の１次反射光と、前記振れ角θの中心線に平行な線とのなす角を可変できることを特徴とする請求項１、請求項３乃至５の何れか一項に記載の保護囲い。
7. 前記レーザ装置が、前記記録媒体に情報を繰返し記録及び消去するレーザ照射システムに用いるレーザ装置であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の保護囲い。
8. 前記被照射体を搬送する搬送装置と、
   前記記録媒体にレーザ光を照射するレーザ装置と、
   前記レーザ装置及び前記搬送装置を制御する制御装置と、
   請求項１乃至７の何れか一項に記載の保護囲いと、を有することを特徴とするレーザ照射システム。

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