JPH05237675A - 印刷品質を改善したレーザーマーカー装置 - Google Patents
印刷品質を改善したレーザーマーカー装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コスト及び構造の複雑化をもたらすことな
く、高い解像力をもつことができるレーザーマーカー装
置を提供することである。 【構成】 ある焦点距離を持った射出レンズ，複数のレ
ーザー，複数の回転ミラー，および少なくとも一つの方
向付けミラーを有している基板上にしるしをマークする
ためのレーザーマーカー装置。マークすべき基板の表面
は大体レンズの焦点面に配置される。複数のレーザー
は，これらのエネルギー出力ビームが大体平行な関係に
方向付けされるように配置される。方向付けミラーは出
力ビームを再度方向付けして基板上に離間したスポット
のコラムを形成する。そこで一つの方向付けミラーを第
１の方向に移動して，基板上に別のスポットのコラムを
形成する。別の方向への移動は，基板上に第３のスポッ
トのコラムを形成する。コラムがさし込まれて，英数字
のキャラクターをマークするための高解像度の複合コラ
ムを生成する。
く、高い解像力をもつことができるレーザーマーカー装
置を提供することである。 【構成】 ある焦点距離を持った射出レンズ，複数のレ
ーザー，複数の回転ミラー，および少なくとも一つの方
向付けミラーを有している基板上にしるしをマークする
ためのレーザーマーカー装置。マークすべき基板の表面
は大体レンズの焦点面に配置される。複数のレーザー
は，これらのエネルギー出力ビームが大体平行な関係に
方向付けされるように配置される。方向付けミラーは出
力ビームを再度方向付けして基板上に離間したスポット
のコラムを形成する。そこで一つの方向付けミラーを第
１の方向に移動して，基板上に別のスポットのコラムを
形成する。別の方向への移動は，基板上に第３のスポッ
トのコラムを形成する。コラムがさし込まれて，英数字
のキャラクターをマークするための高解像度の複合コラ
ムを生成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，一般的には移動する物
または基板にマーキングするための装置に関連し，特
に，縦コラムにおけるドット位置の数が増えることによ
り従来可能であった以上に高い解像度を生ぜしめる，紙
ラベル，その他の基板，印刷物，プラスチック、印刷表
面などに適切にコーディングするための改善されたレー
ザーマーカー装置に関連する。
または基板にマーキングするための装置に関連し，特
に，縦コラムにおけるドット位置の数が増えることによ
り従来可能であった以上に高い解像度を生ぜしめる，紙
ラベル，その他の基板，印刷物，プラスチック、印刷表
面などに適切にコーディングするための改善されたレー
ザーマーカー装置に関連する。
【０００２】
【従来の技術】１９８７年３月２４日付の米国特許第4,
652,722 号では，７ドットの高キャラクターマトリック
スを生成するために７つのレーザーを利用したレーザー
マーカー装置を開示している。そしてこの特許は本発明
と同一の譲受人に譲渡された。特にそれぞれの光源から
のレーザービームは，単一の射出レンズを通って固定さ
れたミラーによって導かれマークすべき表面上に達す
る。それぞれレーザーの１つに対応する個々のレーザー
用ミラーは最初のシステムの位置配列では調節可能であ
った，装置の通常動作時には動かせず静止している。マ
ークすべき表面は，通常のコンベヤまたは目的物をレー
ザーの出力ヘッドに近接する直線経路に沿って移動させ
るのに適したその他の装置の上に置かれる。
652,722 号では，７ドットの高キャラクターマトリック
スを生成するために７つのレーザーを利用したレーザー
マーカー装置を開示している。そしてこの特許は本発明
と同一の譲受人に譲渡された。特にそれぞれの光源から
のレーザービームは，単一の射出レンズを通って固定さ
れたミラーによって導かれマークすべき表面上に達す
る。それぞれレーザーの１つに対応する個々のレーザー
用ミラーは最初のシステムの位置配列では調節可能であ
った，装置の通常動作時には動かせず静止している。マ
ークすべき表面は，通常のコンベヤまたは目的物をレー
ザーの出力ヘッドに近接する直線経路に沿って移動させ
るのに適したその他の装置の上に置かれる。
【０００３】各レーザーは本質的に平行にされたエネル
ギー源であり，物品が実質的に射出レンズの焦点面内に
ある出力ヘッドを通過すると射出レンズによって予め決
められた小さな寸法のドットへと焦点が合わされ，物品
の表面上に正確なマーキングが行われる。７つのレーザ
ー光源それぞれの射出レンズに対する入射角は，最初７
つの光ドットの縦コラムをきめる密接して焦点合わせさ
れた複数のドットを与えるよう調整される。そして物品
または基板が射出レンズを通過して移動するときこれら
の光のドットの変調によって，キャラクターマトリック
スを得ることができる。
ギー源であり，物品が実質的に射出レンズの焦点面内に
ある出力ヘッドを通過すると射出レンズによって予め決
められた小さな寸法のドットへと焦点が合わされ，物品
の表面上に正確なマーキングが行われる。７つのレーザ
ー光源それぞれの射出レンズに対する入射角は，最初７
つの光ドットの縦コラムをきめる密接して焦点合わせさ
れた複数のドットを与えるよう調整される。そして物品
または基板が射出レンズを通過して移動するときこれら
の光のドットの変調によって，キャラクターマトリック
スを得ることができる。
【０００４】キャラクターマトリックスの印刷品質を高
めるためには，それぞれの縦コラムに対して多数のスポ
ットもしくはドットを生成する必要がある。レーザーの
数を単純に増やすというのは実際的ではない。というの
は，使用する部品の増加によってシステムのコストが劇
的に増大するからである。たとえば，解像度を３倍改善
するために縦コラムを２１ドットにしようとしたとする
と，追加のレーザーが１４本とそれに付随する部品が必
要となる。また'722特許において，ビームを，伝達管１
８を介してそれぞれのミラー３６ａ〜３６ｇから伝達管
２０を通って射出レンズ２６へ反射するのに使用される
レーザー用ミラー２４を，単に回転させ，７つのドット
を上下に移動させて２１個のドットを生成するというこ
とが考えられた。しかしこの技術を実行するには射出レ
ンズ２６の直径を約２インチ大きくする必要があり，し
たがってそれだけシステムのコストが増加する。
めるためには，それぞれの縦コラムに対して多数のスポ
ットもしくはドットを生成する必要がある。レーザーの
数を単純に増やすというのは実際的ではない。というの
は，使用する部品の増加によってシステムのコストが劇
的に増大するからである。たとえば，解像度を３倍改善
するために縦コラムを２１ドットにしようとしたとする
と，追加のレーザーが１４本とそれに付随する部品が必
要となる。また'722特許において，ビームを，伝達管１
８を介してそれぞれのミラー３６ａ〜３６ｇから伝達管
２０を通って射出レンズ２６へ反射するのに使用される
レーザー用ミラー２４を，単に回転させ，７つのドット
を上下に移動させて２１個のドットを生成するというこ
とが考えられた。しかしこの技術を実行するには射出レ
ンズ２６の直径を約２インチ大きくする必要があり，し
たがってそれだけシステムのコストが増加する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから，
実質的にコストおよび複雑さを増すことなく高い解像度
を持っている改善されたレーザーマーカー装置の必要性
がある。本発明は，前述の米国特許第4,652,722 号以上
を越えた改善を表すものであり、ここでは上記米国特許
を参照として組入れる。
実質的にコストおよび複雑さを増すことなく高い解像度
を持っている改善されたレーザーマーカー装置の必要性
がある。本発明は，前述の米国特許第4,652,722 号以上
を越えた改善を表すものであり、ここでは上記米国特許
を参照として組入れる。
【０００６】したがって，比較的に単純かつ経済的に製
造および組み立てができる，改善されたレーザーマーカ
ー装置を提供することが，本発明の全般的な目的であ
る。また，基板上で縦コラムのドット位置の数を増やし
たしるしのマーキングを行い，従来可能であったよりも
高い解像度を生ぜしめるレーザーマーカー装置を提供す
ることが，本発明の一つの目的である。
造および組み立てができる，改善されたレーザーマーカ
ー装置を提供することが，本発明の全般的な目的であ
る。また，基板上で縦コラムのドット位置の数を増やし
たしるしのマーキングを行い，従来可能であったよりも
高い解像度を生ぜしめるレーザーマーカー装置を提供す
ることが，本発明の一つの目的である。
【０００７】本発明の他の目的は，スポットの多数のコ
ラムを形成するよう動かせる方向付けミラーを最低一つ
有し，それぞれのコラムは縦コラムに配置されたときに
スポットを増成するよう多数のスポット有している，レ
ーザーマーカー装置を提供することである。本発明の更
に別の目的は，ドットの解像度が簡単に変更できて字体
サイズを選択可能とする装置を提供することである。
ラムを形成するよう動かせる方向付けミラーを最低一つ
有し，それぞれのコラムは縦コラムに配置されたときに
スポットを増成するよう多数のスポット有している，レ
ーザーマーカー装置を提供することである。本発明の更
に別の目的は，ドットの解像度が簡単に変更できて字体
サイズを選択可能とする装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】上記の意図お
よび目標にしたがって，本発明は，一つの焦点距離を有
する射出レンズ，複数のレーザー，複数の回転ミラー，
および方向付けミラーを備え，基板上にマーキングのし
るしを行うためのレーザーマーカー装置に関連してい
る。マーキングがなされる基板の表面は，大体射出レン
ズの焦点面に配置される。複数のレーザーは，そのエネ
ルギー出力ビームが大体平行な関係となるよう配置され
るよう配列される。複数の回転ミラーはそれぞれのレー
ザーのビーム経路に沿った場所に置かれ，出力ビームを
射出レンズ４０へ向けて所定の角度で反射する。方向付
けミラーは，ビーム間の所定の角度で複数の回転ミラー
から射出レンズの中央への出力ビームを，基板上で最初
のスポットの最初のコラムを形成するよう再度方向付け
するのに用いられる。
よび目標にしたがって，本発明は，一つの焦点距離を有
する射出レンズ，複数のレーザー，複数の回転ミラー，
および方向付けミラーを備え，基板上にマーキングのし
るしを行うためのレーザーマーカー装置に関連してい
る。マーキングがなされる基板の表面は，大体射出レン
ズの焦点面に配置される。複数のレーザーは，そのエネ
ルギー出力ビームが大体平行な関係となるよう配置され
るよう配列される。複数の回転ミラーはそれぞれのレー
ザーのビーム経路に沿った場所に置かれ，出力ビームを
射出レンズ４０へ向けて所定の角度で反射する。方向付
けミラーは，ビーム間の所定の角度で複数の回転ミラー
から射出レンズの中央への出力ビームを，基板上で最初
のスポットの最初のコラムを形成するよう再度方向付け
するのに用いられる。
【０００９】最初のスポット同士の距離は出力ビームの
角度差によって決定される。方向付けミラーは基板上に
第２のスポットの第２のコラムを形成するよう，最初の
方向に移動可能である。各第２のスポットは，最初のス
ポットの対応するものの上に配置される。方向付けミラ
ーは更に，基板上で第３のスポットの第３のコラムを形
成するよう第２の方向に移動可能となっている。各第３
のスポットは，最初のスポットの対応するものの下に配
置される。
角度差によって決定される。方向付けミラーは基板上に
第２のスポットの第２のコラムを形成するよう，最初の
方向に移動可能である。各第２のスポットは，最初のス
ポットの対応するものの上に配置される。方向付けミラ
ーは更に，基板上で第３のスポットの第３のコラムを形
成するよう第２の方向に移動可能となっている。各第３
のスポットは，最初のスポットの対応するものの下に配
置される。
【００１０】本発明の上記の目的および他の目的および
利点は，全体を通して対応する部品を示す参照符号を付
した添付図面とともに以下の詳細な説明を読むことによ
って，完全に明らかになる。
利点は，全体を通して対応する部品を示す参照符号を付
した添付図面とともに以下の詳細な説明を読むことによ
って，完全に明らかになる。
【００１１】
【実施例】ここで図面を参照する。図１および図２に
は，本発明の原理に基づいて構成されたレーザーマーカ
ー装置１０の図表示がなされている。本発明のレーザー
マーカー装置は，予め決められた数のドット列のマトリ
ックスできめることができるアルファベットの文字やそ
の他のシンボルを，製品の包装，飲料のコンテナ，ボト
ルの蓋，ラベル，基板などのような移動可能な物品上に
マークしまたは印字するために使われる。レーザー装置
１０にはハウジングまたはキャビネット１２があり，こ
れは支持スタンド構造体１４上に取り付けられている。
またキャビネット１２は交流プラグ１６および電力調節
ユニット１８を介して電気を受電するようになってい
る。
は，本発明の原理に基づいて構成されたレーザーマーカ
ー装置１０の図表示がなされている。本発明のレーザー
マーカー装置は，予め決められた数のドット列のマトリ
ックスできめることができるアルファベットの文字やそ
の他のシンボルを，製品の包装，飲料のコンテナ，ボト
ルの蓋，ラベル，基板などのような移動可能な物品上に
マークしまたは印字するために使われる。レーザー装置
１０にはハウジングまたはキャビネット１２があり，こ
れは支持スタンド構造体１４上に取り付けられている。
またキャビネット１２は交流プラグ１６および電力調節
ユニット１８を介して電気を受電するようになってい
る。
【００１２】このキャビネット１２は，複数のレーザー
２０ａ〜２０ｇ，それぞれのレーザーの上に対応する数
のＲＦレーザー励起源２２，複数の回転ミラー２４ａ〜
２４ｇ，内側の方向付けミラー２６，マイクロプロセッ
サコントローラー２８を収納している。レーザーヘッド
ユニット３０は取り付け用のフランジ３２によって，キ
ャビネット１２の上端部の外側に取り付けられている。
このヘッドユニットは，水平ビーム伝達管３４，外側の
方向付けミラー３６，垂直ビーム伝達管３８，および射
出レンズ４０を備えている。方向付けミラー３６は水平
伝達管３４と垂直伝達管３８の交点の部分に位置してい
る。射出レンズ４０は垂直レンズ管４２の下端部の位置
に配置するのが望ましい。この垂直レンズ管４２は焦点
合わせができるように，伝達管３８内に入れ子式で移動
可能になっている。
２０ａ〜２０ｇ，それぞれのレーザーの上に対応する数
のＲＦレーザー励起源２２，複数の回転ミラー２４ａ〜
２４ｇ，内側の方向付けミラー２６，マイクロプロセッ
サコントローラー２８を収納している。レーザーヘッド
ユニット３０は取り付け用のフランジ３２によって，キ
ャビネット１２の上端部の外側に取り付けられている。
このヘッドユニットは，水平ビーム伝達管３４，外側の
方向付けミラー３６，垂直ビーム伝達管３８，および射
出レンズ４０を備えている。方向付けミラー３６は水平
伝達管３４と垂直伝達管３８の交点の部分に位置してい
る。射出レンズ４０は垂直レンズ管４２の下端部の位置
に配置するのが望ましい。この垂直レンズ管４２は焦点
合わせができるように，伝達管３８内に入れ子式で移動
可能になっている。
【００１３】レーザー装置１０は，図に示した直交座標
系のＸ，Ｙ，Ｚ座標との関連で説明する。好ましい実施
例では，７つのレーザー２０ａ〜２０ｇはＣＯ2ガスレ
ーザーであり，図１および図２に示すようにキャビネッ
ト１２の内部でＹ方向に垂直に配列されている。これら
のレーザーからの光の出力ビームは，それぞれの出力端
部４４を通ってＸ方向に進み，対応する７つの回転ミラ
ー２４ａ〜２４ｇに当たる。７つのレーザー２０ａ〜２
０ｇは約４ミリラジアンの発散で実質的に平行化された
光ビームを，対応する７つの回転ミラー２４ａ〜２４ｇ
へ入射する。回転ミラーはこれらのビームを方向付けミ
ラー２６の方へ反射し，ビームは伝達管３４を通って方
向付けミラー３６へ達する。その後ビームは伝達管３８
を通過し射出レンズ４０と光学的に関係する。
系のＸ，Ｙ，Ｚ座標との関連で説明する。好ましい実施
例では，７つのレーザー２０ａ〜２０ｇはＣＯ2ガスレ
ーザーであり，図１および図２に示すようにキャビネッ
ト１２の内部でＹ方向に垂直に配列されている。これら
のレーザーからの光の出力ビームは，それぞれの出力端
部４４を通ってＸ方向に進み，対応する７つの回転ミラ
ー２４ａ〜２４ｇに当たる。７つのレーザー２０ａ〜２
０ｇは約４ミリラジアンの発散で実質的に平行化された
光ビームを，対応する７つの回転ミラー２４ａ〜２４ｇ
へ入射する。回転ミラーはこれらのビームを方向付けミ
ラー２６の方へ反射し，ビームは伝達管３４を通って方
向付けミラー３６へ達する。その後ビームは伝達管３８
を通過し射出レンズ４０と光学的に関係する。
【００１４】方向付けミラー２６を初期のまたは基準位
置としたときの一つのレーザー（すなわち２０ａ）から
マーキングする物品４６への光ビームの経路を，図２に
おいて実線４８で示す。このような方法でレーザー２０
ａ〜２０ｇからのレーザービームは，７つの互いに離れ
たスポットまたはドット５０として物品４６の表面上へ
焦点が合わされる（これらのうちの一つを図２に示
す）。これら７つのとびとびのドットは，望ましくは物
品の移動方向（図面に対して垂直なＺ方向）に対して横
切る方向であるＸ方向の線に沿って延びる。この７つの
とびとびのドット５０は，方向付けミラー２６が図２の
実線で示す基準位置にあるときには，基準マーキングス
ポットをきめる。このＸ方向における線は，マークされ
る文字またはシンボルの一つのコラムをきめる。マーク
される物品がレーザーのヘッドユニットを通過すると，
各レーザーは物品の表面にトラックまたはラインを描
き，マークされるキャラクターマトリックスの対応する
列をきめる。本発明の好ましい実施例では，７つのとび
とびのドット５０は一様な間隔とされ，これにより同じ
間隔の平行なキャラクターの列が形成される。
置としたときの一つのレーザー（すなわち２０ａ）から
マーキングする物品４６への光ビームの経路を，図２に
おいて実線４８で示す。このような方法でレーザー２０
ａ〜２０ｇからのレーザービームは，７つの互いに離れ
たスポットまたはドット５０として物品４６の表面上へ
焦点が合わされる（これらのうちの一つを図２に示
す）。これら７つのとびとびのドットは，望ましくは物
品の移動方向（図面に対して垂直なＺ方向）に対して横
切る方向であるＸ方向の線に沿って延びる。この７つの
とびとびのドット５０は，方向付けミラー２６が図２の
実線で示す基準位置にあるときには，基準マーキングス
ポットをきめる。このＸ方向における線は，マークされ
る文字またはシンボルの一つのコラムをきめる。マーク
される物品がレーザーのヘッドユニットを通過すると，
各レーザーは物品の表面にトラックまたはラインを描
き，マークされるキャラクターマトリックスの対応する
列をきめる。本発明の好ましい実施例では，７つのとび
とびのドット５０は一様な間隔とされ，これにより同じ
間隔の平行なキャラクターの列が形成される。
【００１５】回転ミラー２４ａ〜２４ｇはしっかりと固
定され，通常のマーキング動作の期間中は移動しない。
しかしこれらの回転ミラーは隣合うビーム間の必要な角
度分離をする，最初のシステムの位置合わせのために調
節可能であり，通常はその後においてこれ以上の移動は
不要である。このような調節は，回転ミラーをＸ方向に
沿って横方向に位置を動かすことによって行うことがで
きる。'722特許における固定されたレーザーミラー２４
とは異なり，方向付けミラー２６はＺ軸方向に延びる軸
の回りに回転可能に取り付けられている。 ミラー２６
は点Ｐの中心またはその近傍の回りに回転させることが
できる。このような回転を行わせる一つの方法は，図６
に示すように一端がしっかりと固定され，点Ｐからｒ離
してミラー２６に結合された圧電バイモルフ素子(piezo
-electric bimorph element)を用いることである。この
バイモルフに電圧を加えるとこれは曲がり，ミラーを点
Ｐの回りに回転させる。ミラーについて必要とされる三
つの位置を得るために，バイモルフにはゼロ，Ｖ，２Ｖ
ボルトの電圧が加えられる。圧電型デバイスによって決
定された実際の値が，必要とされるミラーの変位を得る
ために実際に使用された。この目的のために適合する圧
電デバイスの例としては，オハイオ州ベッドフォードの
モーガン・マトロック社のベルニトロン・ディビジョン
によって製造されているデバイスがある。
定され，通常のマーキング動作の期間中は移動しない。
しかしこれらの回転ミラーは隣合うビーム間の必要な角
度分離をする，最初のシステムの位置合わせのために調
節可能であり，通常はその後においてこれ以上の移動は
不要である。このような調節は，回転ミラーをＸ方向に
沿って横方向に位置を動かすことによって行うことがで
きる。'722特許における固定されたレーザーミラー２４
とは異なり，方向付けミラー２６はＺ軸方向に延びる軸
の回りに回転可能に取り付けられている。 ミラー２６
は点Ｐの中心またはその近傍の回りに回転させることが
できる。このような回転を行わせる一つの方法は，図６
に示すように一端がしっかりと固定され，点Ｐからｒ離
してミラー２６に結合された圧電バイモルフ素子(piezo
-electric bimorph element)を用いることである。この
バイモルフに電圧を加えるとこれは曲がり，ミラーを点
Ｐの回りに回転させる。ミラーについて必要とされる三
つの位置を得るために，バイモルフにはゼロ，Ｖ，２Ｖ
ボルトの電圧が加えられる。圧電型デバイスによって決
定された実際の値が，必要とされるミラーの変位を得る
ために実際に使用された。この目的のために適合する圧
電デバイスの例としては，オハイオ州ベッドフォードの
モーガン・マトロック社のベルニトロン・ディビジョン
によって製造されているデバイスがある。
【００１６】ミラー２６（または後述の別の実施例にお
いて説明する，ミラー３６も）を回転させる第２の方法
は周知のガルバノメーターを使用する方法である。この
方法は圧電デバイスを使用する場合ほど早くはないが，
より小さいミラーでよりゆっくりとしたマーキング装置
に対しては満足できるものである。このような構成で
は，回転する様に取り付けられるミラーの両側に配置さ
れた永久磁石を使用し，ミラーにはコイルが設けられ
る。コイルを流れる電流は，電流の極性と大きさに比例
した分でミラーをある方向へ偏らせる。ミラーを回転さ
せるための別の適当な技術としては，磁気歪素子(magne
tostrictive elements) および，ある応用の仕方につい
てはサーボ機構を用いる。
いて説明する，ミラー３６も）を回転させる第２の方法
は周知のガルバノメーターを使用する方法である。この
方法は圧電デバイスを使用する場合ほど早くはないが，
より小さいミラーでよりゆっくりとしたマーキング装置
に対しては満足できるものである。このような構成で
は，回転する様に取り付けられるミラーの両側に配置さ
れた永久磁石を使用し，ミラーにはコイルが設けられ
る。コイルを流れる電流は，電流の極性と大きさに比例
した分でミラーをある方向へ偏らせる。ミラーを回転さ
せるための別の適当な技術としては，磁気歪素子(magne
tostrictive elements) および，ある応用の仕方につい
てはサーボ機構を用いる。
【００１７】方向付けミラー２６は，両側矢印５２で大
体示した方向にＺ軸の周りに角度Δαまで回転可能であ
る。方向付けミラーが反時計周りの方向へ矢示のように
Δαだけ回転すると，上部マーキングスポット（そのう
ちの一つを示してある）をきめる七つのとびとびのドッ
ト５４が物品４６の表面上に生成され，各ドットは対応
する基準マーキングスポット５０の上でＸ軸方向に垂直
に配列される。方向付けミラー２６を基準位置から反時
計方向へΔαだけ回転させると，レーザー２０ａからマ
ーキングする物品４６へ達する光ビームの経路は，図２
の点線６０で示したようになる。
体示した方向にＺ軸の周りに角度Δαまで回転可能であ
る。方向付けミラーが反時計周りの方向へ矢示のように
Δαだけ回転すると，上部マーキングスポット（そのう
ちの一つを示してある）をきめる七つのとびとびのドッ
ト５４が物品４６の表面上に生成され，各ドットは対応
する基準マーキングスポット５０の上でＸ軸方向に垂直
に配列される。方向付けミラー２６を基準位置から反時
計方向へΔαだけ回転させると，レーザー２０ａからマ
ーキングする物品４６へ達する光ビームの経路は，図２
の点線６０で示したようになる。
【００１８】方向付けミラーを矢示のように時計方向に
Δα回転させると，下部マーキングスポット（そのうち
の一つを示してある）をきめる七つのドット５６が物品
４６の表面上に生成され，それぞれのドットは，対応す
る基準マーキングスポット５０の下でＸ方向に垂直に配
列される。方向付けミラー２６を基準位置から時計方向
へΔαだけ回転させると，レーザー２０ａからマーキン
グする物品４６へ達する光ビームの経路は，図２の点線
６２で示したようになる。
Δα回転させると，下部マーキングスポット（そのうち
の一つを示してある）をきめる七つのドット５６が物品
４６の表面上に生成され，それぞれのドットは，対応す
る基準マーキングスポット５０の下でＸ方向に垂直に配
列される。方向付けミラー２６を基準位置から時計方向
へΔαだけ回転させると，レーザー２０ａからマーキン
グする物品４６へ達する光ビームの経路は，図２の点線
６２で示したようになる。
【００１９】図５は３つのスポットのグループ５０ａ〜
５０ｇ，５４ａ〜５４ｇ，および５６ａ〜５６ｇをさし
込まれた２１個のドットを表しており，これによって本
装置によって書かれる一つのコラムが構成される。前に
指摘したように，マークする物品がレーザーマーキング
装置１０を通過して移動するときに，キャラクターマト
リックスが構成されるように，連続して隣合うコラムが
書かれる。３つのスポットグループ５０ａ〜５０ｇ，５
４ａ〜５４ｇ，５６ａ〜５６ｇの中の各ドットは，移動
する物品４６上に書かれる別々の文字の行の中の一つの
点を構成している。
５０ｇ，５４ａ〜５４ｇ，および５６ａ〜５６ｇをさし
込まれた２１個のドットを表しており，これによって本
装置によって書かれる一つのコラムが構成される。前に
指摘したように，マークする物品がレーザーマーキング
装置１０を通過して移動するときに，キャラクターマト
リックスが構成されるように，連続して隣合うコラムが
書かれる。３つのスポットグループ５０ａ〜５０ｇ，５
４ａ〜５４ｇ，５６ａ〜５６ｇの中の各ドットは，移動
する物品４６上に書かれる別々の文字の行の中の一つの
点を構成している。
【００２０】ここで図５のさし込まれた２１個のドット
がどの様にして生成されるかについて，レーザーマーキ
ング装置１０の動作を説明する。好ましい実施例では，
まず方向付けミラー２６を基準位置から角度Δαまで反
時計方向へ回転させ，そしてキャラクターマトリックス
のコラムの３ドット毎に最初のグループである７つの上
部マーキングスポット５２ａ〜５２ｇを同時に生成する
ようにレーザー２０ａ〜２０ｇのパルスを発生させる。
次に，方向付けミラー２６を基準位置までΔα回転さ
せ，レーザー２０ａ〜２０ｇを再びパルス発生させて，
キャラクターマトリックスのコラムの３ドット毎に第２
のグループである７つの基準マーキングスポット５０ａ
〜５０ｇ（各ドットは上部マーキングドット５２ａ〜５
２ｇの対応する１つの下に置かれる）を同時に生成させ
る。最後に方向付けミラー２６を更にΔαまで基準位置
から時計方向へ回転させ，レーザー２０ａ〜２０ｇを再
びパルス発生させて，キャラクターマトリックスのコラ
ムの３ドット毎第３グループである７つの下部マーキン
グスポット５４ａ〜５４ｇ（各ドットは対応する基準マ
ーキングスポット５０ａ〜５０ｇの下に置かれる）を同
時に生成させる。
がどの様にして生成されるかについて，レーザーマーキ
ング装置１０の動作を説明する。好ましい実施例では，
まず方向付けミラー２６を基準位置から角度Δαまで反
時計方向へ回転させ，そしてキャラクターマトリックス
のコラムの３ドット毎に最初のグループである７つの上
部マーキングスポット５２ａ〜５２ｇを同時に生成する
ようにレーザー２０ａ〜２０ｇのパルスを発生させる。
次に，方向付けミラー２６を基準位置までΔα回転さ
せ，レーザー２０ａ〜２０ｇを再びパルス発生させて，
キャラクターマトリックスのコラムの３ドット毎に第２
のグループである７つの基準マーキングスポット５０ａ
〜５０ｇ（各ドットは上部マーキングドット５２ａ〜５
２ｇの対応する１つの下に置かれる）を同時に生成させ
る。最後に方向付けミラー２６を更にΔαまで基準位置
から時計方向へ回転させ，レーザー２０ａ〜２０ｇを再
びパルス発生させて，キャラクターマトリックスのコラ
ムの３ドット毎第３グループである７つの下部マーキン
グスポット５４ａ〜５４ｇ（各ドットは対応する基準マ
ーキングスポット５０ａ〜５０ｇの下に置かれる）を同
時に生成させる。
【００２１】図３は，焦点距離Ｆを有する射出レンズに
関する光学的な関係を示している。通常の動作では，物
品４６はそのマークされる表面６４が凡そに射出レンズ
４０の焦点面の中にあるように，レーザーヘッドユニッ
ト３０の近くを通過する。実線４８は，方向付けミラー
２６が基準位置にあるときのレーザー２０ａ〜２０ｇの
どれか（すなわちレーザー２０ａ）からの光ビームを示
している。同様に点線６０は，方向付けミラー２６が反
時計回りの方向へΔαまで回転したときのレーザー２０
ａからの光ビームを示し，点線６２は方向付けミラー２
６が時計回りの方向へΔαまで回転したときのレーザー
２０ａからの光ビームを示している。
関する光学的な関係を示している。通常の動作では，物
品４６はそのマークされる表面６４が凡そに射出レンズ
４０の焦点面の中にあるように，レーザーヘッドユニッ
ト３０の近くを通過する。実線４８は，方向付けミラー
２６が基準位置にあるときのレーザー２０ａ〜２０ｇの
どれか（すなわちレーザー２０ａ）からの光ビームを示
している。同様に点線６０は，方向付けミラー２６が反
時計回りの方向へΔαまで回転したときのレーザー２０
ａからの光ビームを示し，点線６２は方向付けミラー２
６が時計回りの方向へΔαまで回転したときのレーザー
２０ａからの光ビームを示している。
【００２２】レーザー２０ａからの光の出力ビームはよ
く平行化されてはいるが完全には平行ではなく，約４ミ
リラジアンという周知の小角度Δφだけ発散する。した
がってレーザー２０ａからの光は極小の点にまで焦点が
合うことはなく，限られた広がりを持つドットまたはス
ポットとなる。各ドットの直径は，ビームの発散Δφと
焦点距離Ｆの積で表される次の周知の関係によってきめ
られる：ドットの直径＝Ｆ・Δφたとえば焦点距離が典
型的な値である４インチで，ビームの発散が４ミリラジ
アンの場合，ドットの直径は次のように計算される： ドットの直径＝101.6mm(4インチ）× 0.04ラジアン ＝0.4mm(0.016インチ) 当該分野の技術者には周知であるように，マークされる
表面上での各グループ内の近接ドット間のスポット分離
(spot separation)は，隣合うビームとビームの経路角
度(angular path)の角度差Δθに焦点距離を掛けたもの
によってきめられる。すなわち： スポット分離＝Ｆ・Δθ 回転ミラーは，隣合うビーム間の経路角度の角度差Δθ
を与えるよう，Ｘ方向において横方向に離して配置され
る。通常の４ミリラジアンのビーム（たとえば'722特許
に記されている様なもの）に対しては，ドット同士が互
いに接するように角度Δθは通常４ミリラジアンに等し
くなるようにされる。しかしながら本発明では，角度Δ
θの値はΔθの３倍に等しくなるように選んだので、隣
合うドットは図５に示すようにドットの直径三つ分だけ
離される。したがって隣合うビーム同士の間の角度は３
×４ミリラジアン，すなわち１２ミリラジアンとする。
これよりスポット分離は次のように計算される： スポット分離＝101.6mm(4インチ) × 0.12ラジアン ＝12.19mm(0.48インチ) ドットをドットの直径一つ分だけ上または下に移動させ
るには，方向付けミラー２６を± 1/6Δθまたは± 1/6
（３×４ミリラジアン）だけ動かす必要がある。このΔ
αの角度変化は全体でもたった±２ミリラジアンであ
る。方向付けミラー２６から射出レンズ４０までの経路
が３０インチで，方向付けミラー２６から回転ミラーま
での経路が４０インチだと仮定すると，射出レンズ４０
における移動はたったの±0.120 インチであることが分
かる。したがって射出レンズ４０の直径は，'722特許に
おけるレンズの直径よりも僅かに大きい必要があるだけ
である。
く平行化されてはいるが完全には平行ではなく，約４ミ
リラジアンという周知の小角度Δφだけ発散する。した
がってレーザー２０ａからの光は極小の点にまで焦点が
合うことはなく，限られた広がりを持つドットまたはス
ポットとなる。各ドットの直径は，ビームの発散Δφと
焦点距離Ｆの積で表される次の周知の関係によってきめ
られる：ドットの直径＝Ｆ・Δφたとえば焦点距離が典
型的な値である４インチで，ビームの発散が４ミリラジ
アンの場合，ドットの直径は次のように計算される： ドットの直径＝101.6mm(4インチ）× 0.04ラジアン ＝0.4mm(0.016インチ) 当該分野の技術者には周知であるように，マークされる
表面上での各グループ内の近接ドット間のスポット分離
(spot separation)は，隣合うビームとビームの経路角
度(angular path)の角度差Δθに焦点距離を掛けたもの
によってきめられる。すなわち： スポット分離＝Ｆ・Δθ 回転ミラーは，隣合うビーム間の経路角度の角度差Δθ
を与えるよう，Ｘ方向において横方向に離して配置され
る。通常の４ミリラジアンのビーム（たとえば'722特許
に記されている様なもの）に対しては，ドット同士が互
いに接するように角度Δθは通常４ミリラジアンに等し
くなるようにされる。しかしながら本発明では，角度Δ
θの値はΔθの３倍に等しくなるように選んだので、隣
合うドットは図５に示すようにドットの直径三つ分だけ
離される。したがって隣合うビーム同士の間の角度は３
×４ミリラジアン，すなわち１２ミリラジアンとする。
これよりスポット分離は次のように計算される： スポット分離＝101.6mm(4インチ) × 0.12ラジアン ＝12.19mm(0.48インチ) ドットをドットの直径一つ分だけ上または下に移動させ
るには，方向付けミラー２６を± 1/6Δθまたは± 1/6
（３×４ミリラジアン）だけ動かす必要がある。このΔ
αの角度変化は全体でもたった±２ミリラジアンであ
る。方向付けミラー２６から射出レンズ４０までの経路
が３０インチで，方向付けミラー２６から回転ミラーま
での経路が４０インチだと仮定すると，射出レンズ４０
における移動はたったの±0.120 インチであることが分
かる。したがって射出レンズ４０の直径は，'722特許に
おけるレンズの直径よりも僅かに大きい必要があるだけ
である。
【００２３】別の実施例では，内部の方向付けミラー２
６よりもむしろ外部の方向付けミラー３６を回転させて
もよいことが分かる。このことは，ミラー３６がミラー
２６よりも小さくしたがってより速く回転させることが
できる限りにおいては望ましいことである。特に，これ
らのミラーそれぞれに必要とされる長さは，射出レンズ
４０からの距離の関数である。この距離が大きくなれ
ば，ビームの方向付けをするためにそれだけ大きなレン
ズが必要となる。したがってミラー２６の長さは，ミラ
ー３６の長さの４倍程度の長さが必要となろう（両方の
ミラーの高はは同じだが）。
６よりもむしろ外部の方向付けミラー３６を回転させて
もよいことが分かる。このことは，ミラー３６がミラー
２６よりも小さくしたがってより速く回転させることが
できる限りにおいては望ましいことである。特に，これ
らのミラーそれぞれに必要とされる長さは，射出レンズ
４０からの距離の関数である。この距離が大きくなれ
ば，ビームの方向付けをするためにそれだけ大きなレン
ズが必要となる。したがってミラー２６の長さは，ミラ
ー３６の長さの４倍程度の長さが必要となろう（両方の
ミラーの高はは同じだが）。
【００２４】ミラーの寸法は，商業的に実現可能な装置
を製造する場合に重要であることは明かである。装置の
寸法にしたがって，ミラー２６またはミラー３６の寸法
を小さくすることが必要である。このようなことは，ミ
ラーの表面においてビームを収束させてより小さなパタ
ーンとするためにミラーの前に第１のビーム焦点合わせ
レンズ９０を置き，ミラーの後ろにははじめのビームの
整合を再度得るための第２の集光レンズを置くことによ
って可能となる。これを図４に例示する。すなわちレン
ズ９０は入射ビームを焦点面においてより小さい面積に
収束するので，より小さなミラー２６を使用することが
可能となる（たとえば５”の代わりに 0.5”）。レンズ
９２もレンズ９０と同じ焦点距離Ｆを有しており，レー
ザービームをそれらの元の経路へ復元する（反転はする
が）。ここでレンズ９０および９２は，収束がＸ−Ｙ面
においてのみ起こりＺ方向において起こらないようにす
るために，円筒レンズであるのが望ましい。
を製造する場合に重要であることは明かである。装置の
寸法にしたがって，ミラー２６またはミラー３６の寸法
を小さくすることが必要である。このようなことは，ミ
ラーの表面においてビームを収束させてより小さなパタ
ーンとするためにミラーの前に第１のビーム焦点合わせ
レンズ９０を置き，ミラーの後ろにははじめのビームの
整合を再度得るための第２の集光レンズを置くことによ
って可能となる。これを図４に例示する。すなわちレン
ズ９０は入射ビームを焦点面においてより小さい面積に
収束するので，より小さなミラー２６を使用することが
可能となる（たとえば５”の代わりに 0.5”）。レンズ
９２もレンズ９０と同じ焦点距離Ｆを有しており，レー
ザービームをそれらの元の経路へ復元する（反転はする
が）。ここでレンズ９０および９２は，収束がＸ−Ｙ面
においてのみ起こりＺ方向において起こらないようにす
るために，円筒レンズであるのが望ましい。
【００２５】ここで，ドットの各グループを同時に生成
するためそれぞれのレーザー２０ａ〜２０ｇのパルスを
発生する間に，方向付けミラー２６を次の位置まで回転
もしくは移動させなければならない点にも注意しなけれ
ばならない。このパルス発生の時間間隔の間に，マーク
される材料の表面は，この材料を運ぶコンベヤによって
ドットの直径の１つ分だけ移動されている。その結果横
方向における位置合わせのずれが生じ，各グループのド
ットは他のドットから直径の１つ分だけ僅かに外され
る。したがって，同一直線上の縦のキャラクターコラム
を得るためには，このような横方向のドット外れを補償
するかまたは除去しなけれはならない。
するためそれぞれのレーザー２０ａ〜２０ｇのパルスを
発生する間に，方向付けミラー２６を次の位置まで回転
もしくは移動させなければならない点にも注意しなけれ
ばならない。このパルス発生の時間間隔の間に，マーク
される材料の表面は，この材料を運ぶコンベヤによって
ドットの直径の１つ分だけ移動されている。その結果横
方向における位置合わせのずれが生じ，各グループのド
ットは他のドットから直径の１つ分だけ僅かに外され
る。したがって，同一直線上の縦のキャラクターコラム
を得るためには，このような横方向のドット外れを補償
するかまたは除去しなけれはならない。
【００２６】このような補償が行われなければ，ドット
の３つの各グループ間の横方向の外れは，図７に例示す
るようなコラムのドットパターンとなる。横方向の変位
は，マークされる物品がレーザーヘッドユニット４２の
ところを通過するように動かすコンベヤの速度の関数で
あるが，これを補正するためには，ミラー２６および３
６それぞれをミラーの前面に平行なＸ−Ｙ面内にある軸
の回りに回転させる。
の３つの各グループ間の横方向の外れは，図７に例示す
るようなコラムのドットパターンとなる。横方向の変位
は，マークされる物品がレーザーヘッドユニット４２の
ところを通過するように動かすコンベヤの速度の関数で
あるが，これを補正するためには，ミラー２６および３
６それぞれをミラーの前面に平行なＸ−Ｙ面内にある軸
の回りに回転させる。
【００２７】この横方向の配列を補正するための補償装
置７２を設ける。この補償装置は，これを本発明に取り
入れた特有な構成にしたがって選択することができる。
たとえばミラー２６において回転を行わせるならば，コ
ンベヤの補償をミラー３６において行うことができる。
その場合には，以前に説明したミラーを回転させる技術
のうちどれでも用いることができる。特に，ミラー３６
を回転させて横方向の配列を補正し，図５に示すような
２１個のドットの単一コラムを形成するのに，バイモル
フの圧電デバイスもしくは検流計の動きを使用すること
ができる。
置７２を設ける。この補償装置は，これを本発明に取り
入れた特有な構成にしたがって選択することができる。
たとえばミラー２６において回転を行わせるならば，コ
ンベヤの補償をミラー３６において行うことができる。
その場合には，以前に説明したミラーを回転させる技術
のうちどれでも用いることができる。特に，ミラー３６
を回転させて横方向の配列を補正し，図５に示すような
２１個のドットの単一コラムを形成するのに，バイモル
フの圧電デバイスもしくは検流計の動きを使用すること
ができる。
【００２８】また，両方の目的のためにミラー２６また
は３６のうちの一つを回転させたいと望む場合には，よ
り複雑な構成が必要となる。圧電デバイスを使用する実
施例では，更に回転させるために第２のバイモルフが必
要となる。機能および結果は図６に関連して説明した場
合と同様となる：最初に３つのドットのコラムを生成す
るために一つの軸の回りにミラーを回転させ，次にマー
クすべき物品の移動による横方向の分離を補償するため
に第２の軸の回りに回転させる。
は３６のうちの一つを回転させたいと望む場合には，よ
り複雑な構成が必要となる。圧電デバイスを使用する実
施例では，更に回転させるために第２のバイモルフが必
要となる。機能および結果は図６に関連して説明した場
合と同様となる：最初に３つのドットのコラムを生成す
るために一つの軸の回りにミラーを回転させ，次にマー
クすべき物品の移動による横方向の分離を補償するため
に第２の軸の回りに回転させる。
【００２９】補償する量は，当然のことながらマークさ
れる物品を搬送するコンベヤの速度の関数である。この
情報は知られており、開ループ(open loop)の実施例で
はコンベヤの速度は筒単に計算され，レーザーおよびバ
イモルフに対して点弧シーケンスを制御するのに使用さ
れる。閉ループ(closed loop)システムは，ベースとし
た光センサやその他のフィードバック素子がコンベヤ速
度の変化に関する情報を与えて，これにしたがってミラ
ーおよびレーザーの動作を調節するプログラム可能のコ
ントローラーをベースとした典型的なマイクロプロセッ
サを使用する。
れる物品を搬送するコンベヤの速度の関数である。この
情報は知られており、開ループ(open loop)の実施例で
はコンベヤの速度は筒単に計算され，レーザーおよびバ
イモルフに対して点弧シーケンスを制御するのに使用さ
れる。閉ループ(closed loop)システムは，ベースとし
た光センサやその他のフィードバック素子がコンベヤ速
度の変化に関する情報を与えて，これにしたがってミラ
ーおよびレーザーの動作を調節するプログラム可能のコ
ントローラーをベースとした典型的なマイクロプロセッ
サを使用する。
【００３０】前述の詳細な説明により，基板にしるしを
マークするための縦コラムにおけるドット位置の数が多
い改良されたレーザーマーカー装置を本発明が提供でき
ることが分かる。このレーザーマーカー装置は方向付け
ミラーを有しており，これは基板の上に３列のスポット
のコラムを生成するために回転可能とされている。３列
のコラムはそれぞれ７つのスポットを有していて，マー
クされるキャラクターマトリックスの一つのコラムに対
応する２１ドットの縦コラムを生成する。これにより高
い解像度が得られる。
マークするための縦コラムにおけるドット位置の数が多
い改良されたレーザーマーカー装置を本発明が提供でき
ることが分かる。このレーザーマーカー装置は方向付け
ミラーを有しており，これは基板の上に３列のスポット
のコラムを生成するために回転可能とされている。３列
のコラムはそれぞれ７つのスポットを有していて，マー
クされるキャラクターマトリックスの一つのコラムに対
応する２１ドットの縦コラムを生成する。これにより高
い解像度が得られる。
【００３１】マーキングの期間中には基板が移動しない
ように，マークされる基板がステッピングモーター駆動
によって搬送されれば，さし込みをされ拡張されたドッ
トのコラムを形成するのに横方向の補償は必要ない。ま
た，別の種類のレーザーを使用することも，またその数
も変えることができる（方向付けミラーの変位一回だけ
で７つのレーザーで１４ドットのコラムを生成したり，
または方向付けミラーを３回変位させて３つのレーザー
で１２ドットのコラムを生成するなど）。
ように，マークされる基板がステッピングモーター駆動
によって搬送されれば，さし込みをされ拡張されたドッ
トのコラムを形成するのに横方向の補償は必要ない。ま
た，別の種類のレーザーを使用することも，またその数
も変えることができる（方向付けミラーの変位一回だけ
で７つのレーザーで１４ドットのコラムを生成したり，
または方向付けミラーを３回変位させて３つのレーザー
で１２ドットのコラムを生成するなど）。
【００３２】ここで，方向付けミラー２６の構成を修正
した本発明の更に別の実施例を開示した図８および図９
を照会する。すなわち方向付けミラー２６は複数の別個
のミラー表面１００を有しており，これらは薄い部分１
０２によって相互に接続され，図８に示すような溝ので
きた背面を形成している。このような構成によればミラ
ー２６を曲げることができ，後述するように別個の表面
１００の角度方向を変えることができる。曲がりは，表
面１００の間の溝もしくは薄い部分のみで起きる。
した本発明の更に別の実施例を開示した図８および図９
を照会する。すなわち方向付けミラー２６は複数の別個
のミラー表面１００を有しており，これらは薄い部分１
０２によって相互に接続され，図８に示すような溝ので
きた背面を形成している。このような構成によればミラ
ー２６を曲げることができ，後述するように別個の表面
１００の角度方向を変えることができる。曲がりは，表
面１００の間の溝もしくは薄い部分のみで起きる。
【００３３】曲げることのできる方向付けミラーを使用
することによって，マーキング装置によって得られる解
像度を選択できる。たとえば，ミラー表面１００が７つ
ありこのミラーに向かう対応するレーザーも７つあると
仮定すると，コラムの解像度を７ドットから２１ドット
へ高めることが可能である（隣合うビームが４ミリラジ
アン分離していると仮定して）。前に説明したように，
スポットをさし込むのにはビームの間隔を４ミリラジア
ンから１２ミリラジアンへ増加させることが必要であ
る。これは，図８の実施例において方向付けミラーを曲
げることによって行うことができる。したがってフェー
ス１からフェース７までの角度差は０ミリラジアン（直
線位置）から２４ミリラジアンまで増加する。
することによって，マーキング装置によって得られる解
像度を選択できる。たとえば，ミラー表面１００が７つ
ありこのミラーに向かう対応するレーザーも７つあると
仮定すると，コラムの解像度を７ドットから２１ドット
へ高めることが可能である（隣合うビームが４ミリラジ
アン分離していると仮定して）。前に説明したように，
スポットをさし込むのにはビームの間隔を４ミリラジア
ンから１２ミリラジアンへ増加させることが必要であ
る。これは，図８の実施例において方向付けミラーを曲
げることによって行うことができる。したがってフェー
ス１からフェース７までの角度差は０ミリラジアン（直
線位置）から２４ミリラジアンまで増加する。
【００３４】明示するために非常に大きく拡大して示し
た図８を参照すると，これはミラー表面を三つだけ示し
ており，実線１０４，１０５，１０６は並んだ三つのレ
ーザーのビーム経路を示している。各ビームは別々の平
面１００のうちの一つで反射され射出レンズ４０へ達す
ることに注意のこと。前に説明したように，もしも方向
付けミラー２６が静止していれば，この構成はそれぞれ
のレーザーに対して一つのスポットを生成する。これを
簡単に７／７配列と表す。前に議論したように各ビーム
の角度差が４ミリラジアンだとすると，ドットどうしは
接触する。
た図８を参照すると，これはミラー表面を三つだけ示し
ており，実線１０４，１０５，１０６は並んだ三つのレ
ーザーのビーム経路を示している。各ビームは別々の平
面１００のうちの一つで反射され射出レンズ４０へ達す
ることに注意のこと。前に説明したように，もしも方向
付けミラー２６が静止していれば，この構成はそれぞれ
のレーザーに対して一つのスポットを生成する。これを
簡単に７／７配列と表す。前に議論したように各ビーム
の角度差が４ミリラジアンだとすると，ドットどうしは
接触する。
【００３５】ミラー２６は，反射面１００を図の実線で
示した位置から点線で示した位置まで移動するように曲
げることができる。このことは当然フェースとフェース
の間の角度差を増大させる。点線１０４′および１０
６′で示すようにこれはすべてのビームの経路を変える
が，回転ミラー２６の中央のフェースのビーム経路だけ
は変えずにそのままである。この場合ビーム経路は広が
り，各ドットの間の分離は増加する。その後方向付けミ
ラー２６は装置５８によって回転され，別のスポットを
生成する。図９に示すように，レーザービームは十分な
間隔を持った一連のドットを生成するのにパルス発生さ
れてミラー２６が第２の位置への回転が可能となる。更
にパルス発振すると更に別のドットの組を生成し，７つ
のレーザーから１４個のドットが得られる。当然回転ミ
ラーが更に曲がると，図５および図７との関連で前に説
明したようにドット三つ分の直径だけドットを分離する
ことができ，ミラーを３回回転させることによって７つ
のレーザーから２１個のドットの配列を生成することが
できる。
示した位置から点線で示した位置まで移動するように曲
げることができる。このことは当然フェースとフェース
の間の角度差を増大させる。点線１０４′および１０
６′で示すようにこれはすべてのビームの経路を変える
が，回転ミラー２６の中央のフェースのビーム経路だけ
は変えずにそのままである。この場合ビーム経路は広が
り，各ドットの間の分離は増加する。その後方向付けミ
ラー２６は装置５８によって回転され，別のスポットを
生成する。図９に示すように，レーザービームは十分な
間隔を持った一連のドットを生成するのにパルス発生さ
れてミラー２６が第２の位置への回転が可能となる。更
にパルス発振すると更に別のドットの組を生成し，７つ
のレーザーから１４個のドットが得られる。当然回転ミ
ラーが更に曲がると，図５および図７との関連で前に説
明したようにドット三つ分の直径だけドットを分離する
ことができ，ミラーを３回回転させることによって７つ
のレーザーから２１個のドットの配列を生成することが
できる。
【００３６】図８の実施例をまとめると，位置１（実線
位置）において，回転ミラー２６は各ミラーフェース同
士の間の角度差がドットの直径と同じ場合には各ドット
は隣合うドットと接触するような直線の配列を生成す
る。これを１対１解像度モード(one-to-one resolution
mode)と呼ぶことができる。より高い解像度を希望する
ときは，回転ミラー２６を曲げる。曲げた位置（点線）
では，ドットは十分離れるように離間して，ミラー２６
を曲がった状態に維持しながら回転させることによって
ドットをさし込みができるようにする。曲げる量の大き
さに応じて，７レーザー・システムに対して１４もしく
は２１ドットを生成する２対１，３対１という解像度モ
ードを得ることができる。
位置）において，回転ミラー２６は各ミラーフェース同
士の間の角度差がドットの直径と同じ場合には各ドット
は隣合うドットと接触するような直線の配列を生成す
る。これを１対１解像度モード(one-to-one resolution
mode)と呼ぶことができる。より高い解像度を希望する
ときは，回転ミラー２６を曲げる。曲げた位置（点線）
では，ドットは十分離れるように離間して，ミラー２６
を曲がった状態に維持しながら回転させることによって
ドットをさし込みができるようにする。曲げる量の大き
さに応じて，７レーザー・システムに対して１４もしく
は２１ドットを生成する２対１，３対１という解像度モ
ードを得ることができる。
【００３７】ミラー２６を曲げることは，ミラーの回転
と同様の方法で行うことができる。すなわち圧電デバイ
スを使用し，図６に示すように、それに与えられる制御
信号に応答した曲げの力が加えられる。更に別の実施例
を例示した図１０〜図１３を参照する。１対１と高解像
度間にモードを変えるために，回転ミラーの位置を使う
ことが可能である。説明した本発明の実施例において
は，回転ミラー２４ａ〜２４ｇは装置に固定されてお
り，解像度は方向付けミラー２６または３６を回転させ
ることによって変えている。しかし図１０の実施例で
は，そのうち三つだけを示した回転ミラーは位置を変え
ることができる。これら変更の位置は点線で示してあ
る。実線の位置では，レーザー２および３は第１の間隔
（たとえば４ミリラジアン）を有するビーム２および３
を生成する。回転ミラーの点線で示した位置への移動に
よって，１対１の解像度から２対１または３対１という
ような他の解像度へ変えるよう間隔を変えるのに使える
別の異なるビーム経路を生成できる。１対１の解像度で
は，７つの高マトリックスが生成されるので当然方向付
けミラーを回転する必要はない。２対１および３対１の
解像度に対しては，方向付けミラーを動かさなければな
らない。
と同様の方法で行うことができる。すなわち圧電デバイ
スを使用し，図６に示すように、それに与えられる制御
信号に応答した曲げの力が加えられる。更に別の実施例
を例示した図１０〜図１３を参照する。１対１と高解像
度間にモードを変えるために，回転ミラーの位置を使う
ことが可能である。説明した本発明の実施例において
は，回転ミラー２４ａ〜２４ｇは装置に固定されてお
り，解像度は方向付けミラー２６または３６を回転させ
ることによって変えている。しかし図１０の実施例で
は，そのうち三つだけを示した回転ミラーは位置を変え
ることができる。これら変更の位置は点線で示してあ
る。実線の位置では，レーザー２および３は第１の間隔
（たとえば４ミリラジアン）を有するビーム２および３
を生成する。回転ミラーの点線で示した位置への移動に
よって，１対１の解像度から２対１または３対１という
ような他の解像度へ変えるよう間隔を変えるのに使える
別の異なるビーム経路を生成できる。１対１の解像度で
は，７つの高マトリックスが生成されるので当然方向付
けミラーを回転する必要はない。２対１および３対１の
解像度に対しては，方向付けミラーを動かさなければな
らない。
【００３８】図１１を参照すると，７つのレーザーと７
つの回転ミラーによって１４個のドットが与えられる２
対１の構成が例示されている。ビームの経路は，図１０
において実線の位置から点線の位置へと移動させるのと
同じように回転ミラーを移動させることによって離間さ
せる。レーザー１に関連するミラーを除いたそれぞれの
ミラーは，ビームの間隔を変えてスポットのさし込みが
可能となるように移動させなければならない。この構成
ではレーザー１に関連する回転ミラーはビーム経路０お
よび１を生成し，したがって二つのドットが生成され
る。同様にレーザー２およびこれに関連する回転ミラー
はビーム経路２を生成し，３以下配列された残りのレー
ザーについても同様である。
つの回転ミラーによって１４個のドットが与えられる２
対１の構成が例示されている。ビームの経路は，図１０
において実線の位置から点線の位置へと移動させるのと
同じように回転ミラーを移動させることによって離間さ
せる。レーザー１に関連するミラーを除いたそれぞれの
ミラーは，ビームの間隔を変えてスポットのさし込みが
可能となるように移動させなければならない。この構成
ではレーザー１に関連する回転ミラーはビーム経路０お
よび１を生成し，したがって二つのドットが生成され
る。同様にレーザー２およびこれに関連する回転ミラー
はビーム経路２を生成し，３以下配列された残りのレー
ザーについても同様である。
【００３９】図１３を参照すると、２対１モードの他の
動作の実施例が例示されている。この実施例では，１対
１モードから２対１モードへ移行するのに移動が必要な
回転ミラーの数はより少ない。特に，７つの回転ミラー
のうちの６つを動かす代わりにレーザー２，４，６に関
する回転ミラーだけを移動させればよい。レーザー１，
３，５，７に関連する回転ミラーは，１対１モードの動
作のように同じ位置のままである。これら回転ミラーに
は二つの異なる位置がある。第１の位置においては，図
１１に示す様に配列されている。矢印で示した第２の位
置では，回転ミラーは移動して２対１モードにおけるド
ット番号８〜１３に対する別のビーム経路を生成する。
動作の実施例が例示されている。この実施例では，１対
１モードから２対１モードへ移行するのに移動が必要な
回転ミラーの数はより少ない。特に，７つの回転ミラー
のうちの６つを動かす代わりにレーザー２，４，６に関
する回転ミラーだけを移動させればよい。レーザー１，
３，５，７に関連する回転ミラーは，１対１モードの動
作のように同じ位置のままである。これら回転ミラーに
は二つの異なる位置がある。第１の位置においては，図
１１に示す様に配列されている。矢印で示した第２の位
置では，回転ミラーは移動して２対１モードにおけるド
ット番号８〜１３に対する別のビーム経路を生成する。
【００４０】図１３の下に示したように，これは，ドッ
ト０および１はレーザー１によって，ドット２および３
はレーザー３によって，ドット４および５はレーザー５
によって，ドット６および７はレーザー７によって，ド
ット８および９はレーザー２によって，ドット１０およ
び１１はレーザー４によって，ドット１２および１３は
レーザー６によってそれぞれ生成されるように，システ
ムを変更することによってなされる。
ト０および１はレーザー１によって，ドット２および３
はレーザー３によって，ドット４および５はレーザー５
によって，ドット６および７はレーザー７によって，ド
ット８および９はレーザー２によって，ドット１０およ
び１１はレーザー４によって，ドット１２および１３は
レーザー６によってそれぞれ生成されるように，システ
ムを変更することによってなされる。
【００４１】図１３の構成が有利であることは明かであ
る。レーザー用の６つの回転ミラーを移動させる代わり
に，たった３つのミラーだけを移動させればよい。レー
ザー２，４，６に関連するミラーを移動させる代わり
に，これらのレーザーに対する第２の組のミラーを設け
ることも可能である。この場合，ビームが第２の組のミ
ラーに当たるように第１のミラーの組をビーム経路の外
側へ移動させるための手段を設けるだけでよい。これ
は，たとえば希望するときに動作位置で傾くようなミラ
ーを設けることによって簡単に実行できる。この方法
で，１対１，２対１，または３対１の解像度モードにつ
いてさえも，希望によって簡単に設定することができ
る。もちろんスポットに対するレーザーの順番を変える
ときは，確実に正しい情報が印刷されるためにコントロ
ーラーの信号を変える必要がある。このようなことは，
当該分野の技術者がレーザーの順番に切換を認識するよ
うにソフトウェアをプログラミングし直すことによって
簡単に行うことができる。
る。レーザー用の６つの回転ミラーを移動させる代わり
に，たった３つのミラーだけを移動させればよい。レー
ザー２，４，６に関連するミラーを移動させる代わり
に，これらのレーザーに対する第２の組のミラーを設け
ることも可能である。この場合，ビームが第２の組のミ
ラーに当たるように第１のミラーの組をビーム経路の外
側へ移動させるための手段を設けるだけでよい。これ
は，たとえば希望するときに動作位置で傾くようなミラ
ーを設けることによって簡単に実行できる。この方法
で，１対１，２対１，または３対１の解像度モードにつ
いてさえも，希望によって簡単に設定することができ
る。もちろんスポットに対するレーザーの順番を変える
ときは，確実に正しい情報が印刷されるためにコントロ
ーラーの信号を変える必要がある。このようなことは，
当該分野の技術者がレーザーの順番に切換を認識するよ
うにソフトウェアをプログラミングし直すことによって
簡単に行うことができる。
【００４２】本発明を実行するため考えられる最良の態
様として開示した特定の実施例に本発明を限定すること
は意図してはいないが，本発明は添付した特許請求の範
囲に入る全ての実施例を含んでいる。
様として開示した特定の実施例に本発明を限定すること
は意図してはいないが，本発明は添付した特許請求の範
囲に入る全ての実施例を含んでいる。
【図１】本発明の原理に基づいて構成された，レーザー
マーカー装置の正面図である。
マーカー装置の正面図である。
【図２】図１のレーザー装置の部分拡大図である。
【図３】一つのレーザービームと方向付けミラーの三つ
の位置に対するレーザーの光学的関係を示した正面図で
ある。
の位置に対するレーザーの光学的関係を示した正面図で
ある。
【図４】どのようにして方向付けミラーの寸法を縮小さ
れるかを示した図である。
れるかを示した図である。
【図５】本発明のレーザーマーカー装置によって生成さ
れ焦点合わせされたドットを拡大して示するとともに，
適切なドット寸法およびドット間の間隔を例示した図で
ある。
れ焦点合わせされたドットを拡大して示するとともに，
適切なドット寸法およびドット間の間隔を例示した図で
ある。
【図６】ミラー２６または３６を回転させるための装置
を示した図である。
を示した図である。
【図７】本発明のレーザーマーカー装置によって横方向
の補償を行わないで生成された３つのドットのグループ
を示した図である。
の補償を行わないで生成された３つのドットのグループ
を示した図である。
【図８】方向付けミラーの別の実施例を示した図であ
る。
る。
【図９】図８の実施例の動作を説明するのに有用な図で
ある。
ある。
【図１０】回転ミラーを移動させることによってビーム
経路を変える別の方法を示した図である。
経路を変える別の方法を示した図である。
【図１１】図１０に例示された概念を説明するのに有用
な図である。
な図である。
【図１２】図１０に例示された概念を説明するのに有用
な図である。
な図である。
【図１３】図１０に例示された概念を説明するのに有用
な図である。
な図である。
【符号の説明】 １０ レーザーマーカー装置 １２ キャビネット １４ 支持スタンド構造体 １６ 交流プラグ １８ 電力調節ユニット ２０ａ〜２０ｇ レーザー ２２ ＲＦレーザー励起源 ２４ａ〜２４ｇ 回転ミラー ２６ 方向付けミラー ２８ マイクロプロセッサコント
ローラー ３０ レーザーヘッドユニット ３８ 垂直ビーム伝達管 ４０ 射出レンズ
ローラー ３０ レーザーヘッドユニット ３８ 垂直ビーム伝達管 ４０ 射出レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘンリー ジェイ ボード アメリカ合衆国 イリノイ州 60191− 1073 ウッドデイル ミッテル ブールヴ ァード 1500
Claims (20)
- 【請求項１】 ある焦点距離を有しており，マークされ
るべき基板の表面が大体にその焦点面に置かれる射出レ
ンズと，エネルギーの出力ビームが大体平行な関係で方
向付けされるように配置された複数のレーザーと，各レ
ーザーのビーム経路に沿った位置に置かれ，所定の角度
で出力ビームを反射するような方向とされた複数の回転
ミラーと，前記複数の回転ミラーからビーム間の前記所
定の角度で射出レンズへ向かう出力ビームを，基板上の
最初のスポットの最初のコラムを形成するように再度方
向付けするための反射手段と，前記反射手段を少なくと
も一つの別位置―各別位置は基板上のスポットで別のコ
ラムを形成し，前記コラムによって形成されるスポット
が差し込まされて高い解像度の複合コラムを生成する―
へ移動させるための手段と，からなる基板上にしるしを
マークするためのレーザーマーカー装置。 - 【請求項２】 前記移動させるための手段は前記反射手
段を回転させる手段を有している，請求項１記載のレー
ザーマーカー装置。 - 【請求項３】 前記反射装置は方向付けミラーを有して
いる，請求項１記載のレーザーマーカー装置。 - 【請求項４】 マークされるべき基板はマーキングの期
間中は移動し，更に，前記移動による前記コラムの横方
向の配列の誤差を補償するため前記反射手段を回転させ
る手段を有している，請求項１記載のレーザーマーカー
装置。 - 【請求項５】 前記反射手段は第１および第２の方向付
けミラーを有し，前記回転させるための手段は前記方向
付けミラーのうち異なる一方について動作し，それから
前記移動させるための手段について動作する，請求項４
記載の装置。 - 【請求項６】 前記複数のレーザーは，マークされるキ
ャラクターマトリックスの一つのコラムに対応する２１
ドットの高度にさし込まされたコラムを生成するように
７つのスポットの３つのコラムにまためられた７本のレ
ーザーからなり，これにより高解像度のマーキングコラ
ムを生成する，請求項１記載のレーザーマーカー装置。 - 【請求項７】 エネルギー出力ビームが大体平行な関係
で方向付けされるように配置された複数のレーザーと，
出力ビームが通過する伝達管と，前記伝達管の前記レー
ザーから離れた端部に配置され，その上を、レンズの焦
点面に置かれた前記基板上に焦点を合わせるためにエネ
ルギー出力ビームが導かれる射出レンズと，各レーザー
のビーム経路に沿った位置に置かれ，所定の角度で出力
ビームを反射するような方向にされた複数の回転ミラー
と，前記複数の回転ミラーからビーム間の前記所定の角
度で射出レンズへ向かう出力ビームを，基板上の最初の
スポットの最初のコラムを形成するように再度方向付け
するための反射手段と，前記反射手段を少なくとも一つ
の別位置―各別位置は基板上のスポットの別のコラムを
形成し，前記コラムによって形成されるスポットはがさ
し込まされて高い解像度の複合コラムを生成する―へ移
動させるための手段と，からなる基板上にしるしをマー
クするためのレーザーマーカー装置。 - 【請求項８】 前記移動させるための手段は前記反射手
段回転させる手段を有している，請求項７記載のレーザ
ーマーカー装置。 - 【請求項９】 前記反射手段は少なくとも一つの方向付
けミラーを有している，請求項７記載のレーザーマーカ
ー装置。 - 【請求項１０】 前記マークされる基板はマーキングの
期間中は移動し，更に前記反射手段を回転させて前記移
動による前記コラムの横方向の配列の誤差を補償するた
めの手段を有している，請求項７記載のレーザーマーカ
ー装置。 - 【請求項１１】 前記複数のレーザーは、マークされる
キャラクターマトリックスの一つのコラムに対応する２
１ドットの高度にさし込まれたコラムを生成するように
７つのスポットの３つのコラムにまとめられた７本のレ
ーザーからなり，これにより高解像度のマーキングコラ
ムを生成する，請求項７記載のレーザーマーカー装置。 - 【請求項１２】 前記反射手段は第１および第２の方向
付けミラーを有し，前記回転させるための手段は前記方
向付けミラーのうち異なる一方について動作し，それか
ら前記移動させるための手段について動作する，請求項
１０記載の装置。 - 【請求項１３】 更に，出力ビームを再度方向付けする
のに必要な反射手段の寸法を小さくするための手段を有
し，これにより反射手段を位置間を迅速に移動させてマ
ーキングの速度を最大とする，請求項１記載の装置。 - 【請求項１４】 ある焦点距離を有しており，マークさ
れるべき基板の表面が大体その焦点面に置かれる射出レ
ンズと，エネルギーの出力ビームが大体平行な関係で方
向付けされるように配置された複数のレーザーと，各レ
ーザーのビーム経路に沿った位置に置かれ，所定の角度
で出力ビームを反射するような方向とされた複数の回転
ミラーと，前記複数の回転ミラーからビーム間の前記所
定の角度で射出レンズへ向かう出力ビームを，基板上の
最初のスポットの最初のコラムを形成するように再度方
向付けするためのものであって，柔軟な材料によって互
いに接続された複数の別個の反射フェースを有している
反射手段と，前記柔軟性のある材料を曲げてビーム経路
を変え，スポットとスポットの間の希望する間隔を生成
する手段と，からなる前記基板上にしるしをマークする
ためのレーザーマーカー装置。 - 【請求項１５】 更に，前記反射手段を少なくとも一つ
の別位置へ移動させるための第１の手段を有し，各別位
置は基板上で別のスポットのコラムを形成し，前記コラ
ムによって形成されるスポットがさし込まれて高解像度
の複合コラムを生成する，請求項１４記載の装置。 - 【請求項１６】 マークされるべき基板はマーキングの
期間中は移動し，更に前記反射手段を回転させることに
よって，前記移動による前記コラムの横方向の配列の誤
差を補償する手段を有している，請求項１５記載のレー
ザーマーカー装置。 - 【請求項１７】 ある焦点距離を有しており，マークさ
れるべき基板の表面が大体その焦点面に置かれる射出レ
ンズと，エネルギーの出力ビームが大体平行な関係で方
向付けされるように配置された複数のレーザーと，それ
ぞれが各レーザーのビーム経路に沿った第１の場所に置
かれ，所定の角度で出力ビームを反射するような方向と
され、これらのうちの選択されたものは第２の位置へ位
置調節することができ，対応する出力ビームを異なる所
定の角度で反射する複数の回転ミラーと，基板上の第１
のスポットの第１のコラムを形成するよう出力ビームを
前記複数の回転ミラーから射出レンズへ再度方向付けす
るための反射手段であって，回転ミラーが前記第１の位
置にあるときは前記スポットは互いに隣接し，前記回転
ミラーが前記第２の位置にあるときは前記スポットは離
れるようになる反射手段と，前記回転ミラーが前記第２
の位置にあるときに，各別位置では基板上のスポットに
別のコラムを形成し，前記コラムによって形成されるス
ポットはさし込まされて高い解像度の複合コラムを生成
する前記反射手段を少なくとも一つの別の位置へ移動さ
せるための手段と，からなる基板上にしるしをマークす
るためのレーザーマーカー装置。 - 【請求項１８】 前記移動させるための手段は前記反射
手段を回転させるための手段を有している，請求項１７
記載のレーザーマーカー装置。 - 【請求項１９】 前記反射手段は少なくとも一つの方向
付けミラーを有している，請求項１７記載のレーザーマ
ーカー装置。 - 【請求項２０】 回転ミラーは前記第１の位置および第
２の位置の両方に配置され，前記第１の位置にある回転
ミラーは，前記第２の位置にある回転ミラーを使用する
ためにビーム経路からはずれるように移動可能である，
請求項１７記載のレーザーマーカー装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/775,495 US5229574A (en) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | Print quality laser marker apparatus |
| US07/827,382 US5229573A (en) | 1991-10-15 | 1992-01-29 | Print quality laser marker apparatus |
| US07/775495 | 1992-01-29 | ||
| US07/827382 | 1992-01-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05237675A true JPH05237675A (ja) | 1993-09-17 |
Family
ID=27119057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4277532A Pending JPH05237675A (ja) | 1991-10-15 | 1992-10-15 | 印刷品質を改善したレーザーマーカー装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5229573A (ja) |
| EP (1) | EP0538044B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05237675A (ja) |
| CA (1) | CA2080095C (ja) |
| DE (1) | DE69217324T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3535897A1 (de) * | 1984-12-14 | 1986-06-19 | WOCO Franz-Josef Wolf & Co, 6483 Bad Soden-Salmünster | Federkoerper und verfahren zu seiner herstellung |
| EP0379689B1 (de) * | 1989-01-23 | 1993-03-10 | WOCO Franz-Josef Wolf & Co. | Flächenlager und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JP2002144055A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-21 | Dainippon Printing Co Ltd | レーザマーキング方法、レーザマーキング装置及びレーザマーク媒体 |
| DE4234844C5 (de) * | 1992-10-15 | 2007-08-30 | Schaeffler Kg | Dämpfungsvorrichtung für Linear-Wälzlager-Führungen |
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|---|---|---|---|---|
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| US5521709A (en) * | 1993-05-05 | 1996-05-28 | International Business Machines Corporation | Continuous barcode marking system |
| US5294774A (en) * | 1993-08-03 | 1994-03-15 | Videojet Systems International, Inc. | Laser marker system |
| US5767477A (en) * | 1994-03-23 | 1998-06-16 | Domino Printing Sciences Plc | Laser marking apparatus for marking twin-line messages |
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| DE19748724B4 (de) * | 1997-11-05 | 2008-09-25 | Bundesdruckerei Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Personalisierung von Wertdokumenten |
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