JPS60221721A - レ−ザ−ビ−ム走査装置およびレ−ザ−ビ−ム走査装置を使用したレ−ザ−マ−キングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、レーザービーム走査装置およびこの走査装
置を構成要素の一部として用いたレーザーマーキングシ
ステムに関スル。

〔発明の背景技術およびその問題点〕

印□刷および印付けの目的でレーザービームエネルギを
使用することは、ビーム走査装置の製造および使用の点
で高価となるため、制限されている。このような走査装
置は、振動および操作者の誤操作に対して敏感であシ、
このことがこの装置の普及を防げている。ある走査装置
にはマスクを有するビーム保護システムが使用されてい
る。これらのビーム保護システムは、相当量のエネルギ
がマスクによって吸収されてしまうという操作上の欠点
を有しておシ、使用する際エネルギコストが高くなシ望
ましくない。

また、これらの保護装置は、マスクを取扱うための複雑
なシステムを必要とし、製造コストが高くなる。他の走
査装置として、高価な振動偏向器および／あるいは振動
および誤操作に敏感な他の装置を利用したものが知られ
ている。このような走査装置は製造コストが高いばかシ
でなく、多くの使用状況で望まれる丈夫さの点において
も劣っている。

〔発明の目的〕

この発明は以上の点に鑑み成されたもので、その目的は
上述した問題を解消するレーザービーム走査装置を提供
することにある。この発明の他の目的は、製造において
、市場ですでに利用されている簡単で安価なレンズ等の
安価な製品を使用できるビーム走査装置を提供すること
にある。更に他の目的は、構成部材のコンパクトな配置
が容易に行えるとともに、レーザー保護システムで使用
されているマスクおよび偏向器を用いる必要のないレー
ザービーム走査装置を提供することにある。また、この
発明の他の目的は、ドツトマトリックス形式の印刷に適
しているとともに、識別の目的で容器にラベルを付ける
システムあるいは金属部品にマークを付けるシステムに
見られるようなわずかな線の情報を必要とするレーザー
マーキングシステムに利用できるレーザービーム走査装
置を提供するとと′にある。

〔発明の概要〕

この発明によれば、設備は第１の光路に沿ってレーザー
ビームを出射するように構成され、第１の光路と平行な
通路に沿って搬送台が前後に移動される。この搬送台は
光学システムを有しているとともにこの光学システムを
搬送する。

光学システムは、第１の光路に対して略直角な方向に延
びた第２の光路に沿ってレーザービームを出射する手段
を備えておシ、この手段は第１の光路内に配置されてい
る。また、光学システムは、レーザービームを目標の領
域に収束する手段を有し、この収束手段は第２の光路内
に設けられている。搬送台によって搬送される光学シス
テムは、更に、コリメータレンズを有するライトコリメ
ーターを有し、このコリメータレンズは第２の光路と直
角な方向に沿ってかつ搬送台に対して移動可能に設けら
れている。また、本発明の装置は、ステープモータによ
シ上記搬送台を目標領域の前方で前後に移動させるよう
に構成されていることが望ましい。また、本装置は、搬
送台上に配置されかつ搬送台に対して移動可能な他のス
テップモータによシ上記レンズを搬送台に対して移動さ
せるように構成されていることが望ましい。マーキング
システムにおいて、搬送台およびコリメータレンズの移
動は、コンピュータ制御システムによシ動作が制御され
るステープモータによって行われることが望ましい。目
標領域は、搬送台の移動に伴いレーザービームによシＸ
−軸に沿って走査される。また、そのレーザービームは
、レンズの移動のために上記目標領域のＹ−軸に沿って
走査される。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照しながら、この発明の実施例について説
明する。

コリメータあるいはコリメーテインダテレス＝−ゾを形
成するように配設された一対のレンズ（’Ｌｌ　）　ｔ
　（Ｌｌ　）およびビームを目標領域上に収束する凸レ
ンズ（、Ｌｓ　）’を通ってレーザービームが進７んだ
場合、平行化された光を収束レンズ（Ｌｌ）に出射する
コリメーターン〆（Ｌｌ）の横方向移動は、収束レンズ
（Ｌｍ）の焦平面における焦点の移動を招く。一般に、
コリメータレンズ（Ｌ、）の横方向移動および焦平面に
おける収束レンズ（Ｌｓ）の焦点の横方向移動は、以下
の式によって規定される０ Ｄｆ＝（ＤＢ　／　Ｆ雪）（Ｆｓ） と辷で、Ｄｆは焦平面における収束レンズ（Ｌｓ）の焦
点移動量、Ｄｌはコリメータのコリメータレン、ｅ（Ｌ
ｌ）の移動量、Ｆｌはコリメータレンｒ（Ｌｓ）の焦点
距離、Ｆｓは収束レンズ（Ｌｓ）の焦点距離をそれぞれ
示している。

この発明のレーザーシステムにおいて、コリメータおよ
び収束レンズを有する光学システムを目標領域のＸ−軸
と平行な通路に沿って移動させる搬送台が設けられてい
る。搬送台の移動は、目標領域のＸ−軸に沿った走査を
容易にするために使用される。また、コリメータのコリ
メータレンズ（’Ｌ雪）は、上記光学システムの収束レ
ンズ（Ｌｓ）の焦点を変えるように操作され、同時に、
これらレンズの移動は目標領域をＹ−軸に沿って走査す
るために利用される。

第１図ないし第３図は、この発明をレーザービーム走査
装置１０に適用した実施例の主要部を示すもので、この
走査装置はレーザーマーキングシステム１ノの一部とし
て概略的に示されている。レーザーマーキングシステム
１１は、レーデ−ビーム走査装置１０に加え、レーザー
システム１２および制御システム１３を備えている。制
御システム１３は、走査装Ｒ１ｏおよびＶ−デーシステ
ム１２を制御するために設けられておシ、第１図に示す
ように、従来の記憶ユニット、処理ユニット、制御ユニ
ットを有するコンピュータ並びに入力／出力セクション
を備えている。

レーザーシステム１２は、レーザービーム発振器１６、
冷却システム１７および電源１８を備えている。レーザ
ー発振器１６は、パルス。

標準モードのＮｄ　：　Ｙａｇ　ｍレーザーが使用され
、このレーザーは５００ジユ一ル／秒の電源によシ出力
される。冷却は、発振器１６と冷却システム１７との間
で熱交換流体を循環させるとともに空冷式液体−空気熱
交換器を介して熱を発散することによりて行われる。発
振器１６から出射されたビーム１９は、４５０傾斜した
鏡２２によ〕、初めの光路２０から他の光路２３（第１
の光路）に沿って出射させる。鏡２２は、発振器１６に
対して図示のごとく固定されておシ、鏡の代わシにプリ
ズムを用いてもよいことは言うまでもない。コン７ぐク
ト化が必要ない場合あるいは必要に応じて、レーザービ
ームは、発振器の出力を搬送台の移動路と一致するよう
に方向付けることによシ、発振器１６から直接光路２３
に沿って出射されてもよい。

走査装置１０は、光学システム２４およびとの光学シス
テムを目標領域２６の前方に位置した直線路２５に沿っ
て搬送する搬送台２１ｆｔ備／ えている。直線路２５は光路２３と平行であり、直線路
２５に沿った搬送台２７０前後移動は、ステージモータ
２８によって行われる。ステツブモータ２８は、ラベル
付けされる物体２１の印刷された部分、つまシ目標領域
２６のＸ−軸に沿って走査する手段を提供するものであ
シ、第１図および第２図において水平方向ステツブモー
タとして示されている。

光学システム２４は、コリメータ、つまシコリメーテイ
ンダテレスコーｆ２９を形成している一対のレンズ（Ｌ
ｌ）ｙ（Ｌｌ）と；搬送台２７に固定されているととも
に光路２３内に位置し、レーザービームを目標領域２６
に向って、かつ他の光路３１（第２の光路）に沿って出
射する鏡３０と；搬送台に固定されているとともに光路
３１内に配設され、レーザービームを目標領域上に収束
する第３のレンズ（Ｌｓ）と；を備えている。レンズ（
Ｌｓ）および（Ｌｍ）によって形成されたコリメーテイ
ンダテレスコープ、っまシライトコリメーティングレン
ズシステム２９は、光路２３に沿って出射されたレーザ
ービームを拡散するとともに、光路３１内に設けられた
第３のレンズ、つまシ収束レンズ（Ｌｓ）に向って平行
化された光を出射するように作用する。

ここで、レンズ（Ｌｌ）は、レーデ−ビーム１９、：の
ために光路２３内に設けられた凹レンズであシ、搬送台
２２に固定されている。コリメータレンズ（Ｌ２）は、
搬送台２７上にこの搬送台゛と一体的に移動可能に設け
られているにもかかわらず、鏡３０によ多目標領域に向
って出射されたレーザービームが通る光路３１に対して
垂直な通路３２に沿って直線移動可能に設けられている
（第２図参照）。なお、レーザービームを光路３１に沿
って出射する手段として、鏡３゜の代わりにプリズムを
用いてもよいことは言うまでもない。通路３２に沿った
コリメータレンズ（Ｌｍ）の前後移動は、ステップモー
タ３３によって行われる。このモータ３３は、目標領域
２６をＹ−軸に沿って走査する手段を提供するものであ
り、第１図および第２図において垂直方向ステップモー
タとして表わされている。

図に示すように、レーザービームがコリメータ２９を通
る際に通過する第１のレンズ（Ｌｌ）は、凹レンズであ
る。凹レンズの代わシに凸レンズを用いてもよいことは
言うまでもない。しかしながら、両方のレン、ズが凸レ
ンズである場合、コリメータの２つのレンズ間でレーザ
ービームが拡散するため、第１のレンズが凹レンズから
成る図示の実施例に比べて２つのレンズ間に長い光路が
必要となる。したがって、搬送台のコンノ９クト化およ
び軽量化、並びに慣性力の利点を考慮した場合、第１の
レンズとして凹レンズを用いることが好ましい。

第１図に示すように、搬送台２７が実線で示された基準
位置３６にある場合、目標領域２６におけるレンズ（Ｌ
ｓ）の焦点３５は、第３図に示す垂直な破線３７に沿っ
て位置する。破線３７上における焦点３５の正確な位置
は、レンズ（Ｌ２）のその基準位置に対する位置によっ
て決められる。同様に、搬送台２７が充分に延出した位
置３８に移動した場合、目標領域２６におけるレンズ（
Ｌｓ）の焦点３５は、第３図に示す垂直な破線３９に沿
って位置するもので、その正確な位置はレンズ（Ｌｍ）
の移動量によって決められる。

直線路３２に沿ったレンズ（Ｌｍ）の移動の効果は、第
２図および第３図に最も良く示されている。コリメータ
レンズ（Ｌｓ）が符号４ｏで示された基準位置に移動し
た場合、収束レンズ（Ｌｓ）の焦点３５は第３図におけ
る破線４１に沿って位置し、もちろん、破線４１上にお
ける正確な位置は搬送台２７０基準位置に対する搬送台
の位置によって決められる。同様に、コリメータレンズ
（Ｌりが充分に移動した位置４２まで動かされた場合、
収束レンズ（Ｌｓ）の焦点３５は第３図における破線４
３に沿って位置し、その正確な位置は搬送台２７の移動
位置によって決められる。

走査装置１ｘｏの制御を容易にするため、マーキングシ
ステム１１０制御システム１３は、位ｔｏｙサー４６を
備えている。この位置センサー４６は、搬送台２７が基
準位置３６に位置した際、この搬送台に取付けられたフ
ラッグ４７を検知するように配設されている。また、制
御システム１３は、位置センサー４８を備えておシ、こ
の位置センサーは、コリメータレンズ（Ｌｓ）に連動さ
れたフラッグ４９をレンズ（Ｌｍ）がその基準位置４０
に位置した際に検知するように配設されている。

位置センサー４６．４８に加え、制御システム１３はリ
ニアエンコーダ５０を有し、このエンコー〆は搬送台２
７に固定され搬送台によシ搬送されるスケール５１と共
同して動作する。

搬送台２７がＸ−軸に沿って基準位置３６から士方向へ
移動すると、エンコーダ５Ｑはスケール５１を続み取り
、連続的なパルスをノぐルスカウンター５２へ送る。と
のノぐルスカウンター５２は、制御システム１３の一部
であるコンピュータ５４０人力／出力セクション６３に
接続されている。搬送台２７がＸ−軸に沿って十方向へ
移動されると、パルスカウンター５２は加法モードで動
作し、逆に、搬送台がＸ−軸に沿って一方向へ動かされ
ると、パルスカウンターは減法モードで動作する。した
がって、カウンター５２のカウントは、どの点において
も、搬送台２７の位置を決めるとともに正確に示し、同
時に、搬送台に支持された部材の物体２１、ひいては目
標領域２６に対する位置を正確に示す。

ステップモータ２Ｂ、３Ｂと同様に、搬送台２７および
コリメータレンズ（Ｌｓ）の位置センサー４６．４８は
、印刷部分、つま多目標領域２６のＸ−軸およびＹ−軸
に関連しているため、第１図および第２図においてそれ
ぞれ水平方向位置センサーおよび垂直方向位置センサー
として指されている。

搬送台２７用の水平方向位置センサー４６は、コンピュ
ータ５４の入力／出力セクション５３に接続された操作
増幅器６６ｆ：有する制御回路に接続されている。この
制御回路は、通常、搬送台２７が基準位置３６に位置し
ていない時に通電され、搬送台によって搬送されるフラ
ッグ４１が搬送台がその基準位置に戻ることによっ【検
知された時、遮断される。コリメータレン、ｅ（Ｌｇ　
）用の垂直方向位置センサー４８は、コンピュータ５４
の入力／出力セクション５３に接続された他の操作増幅
器５７を有する他の制御回路に接続されている。この制
御回路は、コリメータレンズ（Ｌｘ　）がその基準位置
４０に位置していない時通電され、レンズ（Ｌｇ）が基
準位置に移動し、レンズ（Ｌりと一体に動くフラッグ４
９が検知された時に遮断される。

コンピュータ５４は、周知のように、種々の操作モード
に応じて走査装置１０が動作するようにプログラムされ
る。走査装置１０は、特に、ドツトマトリックス形式に
よる記号、数字等の文字の印刷に適している。そして、
コンピュータ５４は、観察された印刷物のある行に、そ
の行の次の文字が印刷される前に、各文字を印刷するこ
とによって達成されるようにプログラムされる。このプ
ログラムを実行する操作の内の１つのモードにおいて、
各文字の印刷に従来の７列１５コラムのドツトマトリッ
クス形式を使用し、隣合う文字間の間隔が２コラム、各
行間の間隔が３コラムでおるとすると、第４図に示すよ
うに、符号”１ｍは、第２の文字、つまシ符号″″２”
が１行目に印刷される前に、その１行目に完全に印刷さ
れる。このような印刷は、第１０文字を１行目に印刷す
るために、１行目のコラム１〜５内に位置した３５箇所
の発射可能位置全てを走査し、続いて、第２の文字を印
刷するために１行目のコラム８〜１２内に位置した３５
箇所の発射可能位置を全て走査することによって行われ
る。この印刷を行うプログラムは、マトリックスの各発
射可能ポイントにおけるレーザー発振器の発射および停
止を考慮しているとともに、印刷される特定の文字に左
右される。

ある行に各文字を連続的に印刷することは、走査装置の
機械的構成部材に不必要な摩耗および損傷を招き、実際
、連続走査によシ印刷物の各行内に全ての文字を印刷す
るように走査装置を制御するプログラムは、第４図に示
すように、１行Ｏ各列を連続的に走査する必要がある。

上記連続走査について述べる前に、第１図ないし第３図
に示されたレーザーマーキングシステム１１について説
明する。まず、目標領域２６に印−刷されるラベルに記
載する文字は、キーが−ド４４を用いて制御システム１
３に入力される。実際、ラベルの文字は、キーが−ド４
４に打ち込まれ、ディスプレー４５に表われる。ディス
プレー４５に表われた文字が正しいと分った場合、その
ラベル情報はコンピュータのラムにダンプされ、印刷指
令を待つことになる。印刷指令を開始する際、搬送台２
７およびコリメータレンズ（Ｌｓ）は、それぞれ基準位
置３６．４０に位置されている。そのため、収束レンズ
（Ｌｓ）は、第４図に示された目標領域の内、１行目、
第１列のコラム１に対応する位置に光を収束する。ラベ
ルの１行目における最初の２つの名字位置に符号＠１”
および”２”を印刷するようにコンピュータがプログラ
ムされていると仮定すると、通電されたステップモータ
２８が搬送台２７をＸ−軸に沿って子方向へ動かす。そ
して最初の２つの文字位置が十方向ヘの１行目１列の走
査によシトラパースされた際、レーザーは第３　ｐ　９
　ｅ　１０　ｚ　１１コラム位置で発射されるように制
御される。その後、レーザーは、第４図に示された４０
文字行内で観察された残シの３８個の各文字位置で観察
された文字に応じて発射されるように制御される。

しかしながら、プログラムは、１行目の全ての文字位置
が走査される前に、搬送台２−７をＸ−軸に沿って一方
向へ逆移動させるととも考慮している。例えば、行の端
部近傍に位置した文字位置に印刷される文字が無い場合
、走査装置は、その行の最後の文字位置（４００番目の
走査終了時に搬送台２２を逆方向に移動させる。そして
、搬送台が２８０番目のコラム位置まで移動する際、水
平方向ステップモータ２８は通電が停止され、垂直方向
ステップモータ３３は通電され収束レンズ（Ｌｍ）の焦
点が１行目の第２列２８０番目のコラム位置に位置する
点までコリメータレンズ（Ｌ寓）をＹ−軸に沿って中方
向へ動かす。この動作は、第４図において矢印６１で示
されている。この動作が起こるとすぐに、モータ２８が
通電され搬送台２１をＸ−軸に沿って一方向へ移動させ
るとともに、レーザーは記憶ユニットのラムセクション
にプログラムされた文字に対するドツト記入要求に応じ
、２列目に沿った文字位置の逆の順序で発射するように
制御されている。２列目における第２および第１の文字
位置をトラバースする際、レーザー走査装置はＸ−軸に
沿って一方向へ移動しなうｔら、搬送台２７が１２．８
，３．２番目のコラム位置に到着した際レーザーを出射
する。その後、搬送台２７が基準位置３６に到ると、ス
テップモータ２８は位置センサー４６の制御回路が遮断
された際、通電が停止される。また、ステップモータ３
３は通電され、第４図に示すように、収束レンズ（Ｌｍ
）の焦点が１行目の第３列に位置するまでコリメータレ
ンズ（Ｌｍ）ｅＹ−軸に６沿りて中方向へ移動させる。

この動作は、矢印６２で示されている。その後、動作を
制御することにより　、ｓ　−４、ａ　ｓ　ｅ　６　＃
　７列目が連続的に走査される。矢印で示されるように
、３．５．７列目は搬送台２７のＸ−軸に沿った中方向
の移動によって走査され、また、４．６列目は、搬送台
２７が一方向へ移動する際に走査される。搬送台２７の
各連続移動の間において、コリメータレンズ（Ｌｘ）は
、収束レンズ（Ｌｍ）の焦点３５が次の列に切換えられ
るに充分な距離だけＹ−軸に沿って中方向へ動かされる
。

文字の１行目の印刷が終ると、矢印６３で示すように、
コリメータレンズ（Ｌりは、収束レンズ（Ｌｍ）の焦点
３５が文字の２行目の第１列にシフトされるに充分な距
離だけ、Ｙ−軸に沿って中方向へ動かされる。その後、
Ｘ−軸に沿って中方向および一方向へ交互に移動される
搬送台２１に連続して走査行程が行われるとともに、コ
リメータレンズ（Ｌｘ）は、Ｙ−軸に沿って中方向へ移
動される。この動作は、全ての行の全ての位置が走査さ
れプログラムされた物体のラベル付））、？Ｉｔ認了ナ
ス→ず誌鋒ち柄入−との操作が終了すると、ステップモ
ータ３３がコンビ、−タシステムの制御に基づいて通電
され、コリメータレンズ（Ｌｍ）をその基準位置４０へ
移動させる。コリメータレンズ（Ｌ、）が基準位置４０
に到ると、コリメータレンズの位置がセンサー４８に検
知されるとともに、所定の信号が出力されモータ２８が
駆動されて搬送台２７をその基準位置へ動かす。そして
、搬送台の位置はセンサー４６によって検知される。搬
送台２７およびレンｊｅ（Ｌｍ）がそれぞれ基準位置３
６．４０に到ると、印刷サイクルが終了する。

この印刷サイクルは、新しいラベル用の適轟なラベル付
は情報をコンピュータに入力した後、他の物体にラベル
付けする目的で繰シ返される。

次に、第５図に示されたレーザーマーキング　。

システム６５について説明する。システム６５は、支持
体上に取付けられておシ、この支持体はシステム６５を
支持した水平テーブルトッゾ６６と、横方向に延出した
側台６２とを備えている。側台σ７は、例えば容器６８
のような矩形金属容器上のラベルに印刷を行うためのス
テーションを有している。レーザーシステムを収容した
ハウジング６９は、第５図に示すように、前壁７０．側
壁７１および上壁７２ｔ−有している。これらの壁７０
ないし７２は金属で形成されている。

ハウジング６９の前壁７０の上部は、走査装置８０用の
ハウジング７３の後壁７４を形成しておシ、この後壁は
、後述する走査装置８０の構成部材による出射のために
、レーザービームがハウジング７３内へ入射することを
許容する窓（図示しない）を備えている。ハウジング７
３は、側台６７上に支持された容器６８のラベルの印刷
を容易に行えるように、側台の上方に配置されている。

また、ハウジング７３は、後壁７４に加えて側壁７５．
前壁７６、底壁７７および上壁７８を有しておシ、これ
らの壁は全て金属で形成されている。底壁７７は窓（図
示しない）を有しておシ、走査装置８０の動作中、容器
上の目標領域、つまシラペル付は領域は、この窓を通し
てビームによシ走査される。

第６図ないし第１４図に示すように、上壁７８は走査装
置８０の構成部材のための取付板として作用している。

上壁７８の左側において走査装置８０は下方へ延出した
ポスト８２を有し、このポストは３個の締め具８３によ
って土壁７８に固定されている。ポスト８２は鏡８４の
支持部材として作用しており、この鏡はポストを介して
土壁７８に固定されているとともに、ビーム発振器（図
示しない）から出射されたレーザービーム８７の光路８
５（第７図参照）内に配設されている。また、鏡８４は
光路８５に対して４５０傾斜して設けられておシ、ビー
ム８７を光路８６に沿って出射する手段を提供している
。光路８６は光路８５に対して略直角であるとともに、
第５図に示された容器６８上の目標領域７９と平行に位
置している。レーザービーム８７を目標領域７９に対し
て平行な光路８６に沿って出射する手段として、適当な
レンズを用いるか、あるいは、上述したように発振器の
出力方向を変えるようにしてもよい。

光学システム８９の構成要素を搬送する搬送台は、符号
９０で示されている。搬送台９０は、細長い？アク２（
第１０図および第１１図参照）を有する細長い本体９１
を備え、このデア９２は光路８６に対して整列されてい
る。また、搬送台９０は、構造部材９３を備えておシ、
この部材９３は搬送台の底面に配置されているととも２
個の締め具９４によって本体９１に固定されている。本
体９１は直立り字状の断面９５（第７図および第１３図
参照）を有しておシ、この本体にはステープモータ９６
が固定されている。ステップモータ９６は一対の締め具
９７によシ搬送台９０の前面に固定されている。本体９
ノは部材９３のＬ字状断面９５の後側に、＼ 水平方向に延びる横部９８を有し、この横部は断面９５
０１つの足部の上部と重シ合うている。

こむで、本体９１および部材９３は、２つの締め具９４
によって互いに連結されている。

搬送台９０は、スライド部材１０ノによシ、目標領域７
９（第５図参照）の前方に位置し光路８６に平行な通路
１００に沿って直線的に往復動可能に設けられている。

このスライド部材１０１は、上壁７８に固定された細長
い中心部材１０２を有している。また、スライド部材１
０１は、細長い重複チャンネル部材１０３を有し、この
チャンネル部材は中心部材１０２にキー止めされている
にもかかわらず、中心部材に対して搬送路１００に沿っ
て移動可能となっている。本体９１はその両端にそれぞ
れフランジを有しているとともに、これらのフランジを
通って延びる適当な締め具によシチャンネル部材１０３
に固定されている。

搬送台９０′ｔ−通路１００に沿って前後に動かす手段
は、締め具１０７によって板状ブラケット１０８に固定
されたステップモータ１０６を備えている。ブラケット
１０８は、締め具１０９によシ、搬送台の前方で上壁７
８に固定されている。本体９ノの前面には、細長いラッ
ク１１２がねじ式の締め具１１１によって水平方向に固
定されておシ、このラックはステップモータ１０６の軸
１１４に取付けられたピニオン１１３と係合している。

このラック−ビニオン構造は、モータと搬送台との間の
駆動接続を提供する。

光学システム８９は、コリメータ、つまシコリメーテイ
ンダテレスコーゾ１２０を形成するように配設された一
対のレンズ１１６，１１７と、光路８６内に配設されレ
ーザービーム８７を光路１１９に沿って目標領域に向っ
て出射する鏡１１８とを備えている。また、光学システ
ム８９は、レーザービームを目標領域上に収束する収束
レンズ１２１を備えている。目標領域７９は、第５図に
示す側台構造の効果によシ、収束レンズ１２１の焦面内
に方向付けられる。

レンズ１１６は光路８６内に配設された凹レンズであシ
、鏡８４によシ光路８６に沿りて出射されたレーザービ
ームを拡散するように作用する。このレンズ１１６は短
い中空の管状部材１２３によりて搬送台９０に固定され
ている。

つまシ、レンズ１１６は管状部材１２３の一端に取付け
られ、この管状部材は本体９１のポア９２の左端に、適
当な接着剤によって圧接固定されている（第１０図およ
び第１１図参照）。

鏡１１８は、？アク２の右端に取付けられた切頭円筒状
のゾラグ１２４の傾斜端に固定されている。このゾラグ
１２４は外部フランジ１２５を有し、鏡部は搬送台に固
定されているとともに、一対の締め具１２６によって回
転が防止されている。これらの締め具１２６は、本体に
ねじ込まれているとともに、搬送台９０の右端でフラン
ジ１２５と係合している（第６．１０゜１４図参照）。

鏡１１８は、光路８６内に設けられているとともに、光
路８６に対して４５０傾斜している。それによシ、鏡１
１８はレンズ１１６で拡散されたビームを光路８６に対
して略垂直な光路１１９に沿って出射する。拡散された
レーザービームを光路１１９に沿って、かつ光学システ
ム８９のレンズ１１７，１２１に向って容易に出射でき
るよ、うに、本体９ノは、他のが７１２７を備えておシ
、このデア１２７は第１１図に示すように、デア９２に
連通しているとともに本体の外部と連通している。

収束レンズ１２１は、搬送台９０の下部構造部材９３に
固定されている。部材９３は、そのＬ字状断面９５の右
側に平坦部１２８ｔ−備えておシ、この平坦部はその上
面に細長い平坦な凹所１２９を有している。凹所１２９
は、第７図からよく解るように、平坦部１２８の前縁と
後縁との間を延びている。また、平坦部１２８は、凹所
１２９の底部に細長いスロット１３０を有している。収
束レンズ１２ノは、適当な接着剤によシ部材９３の凹所
１２９に固定され、レーザービーム８７の光路１１９内
に位置している。

スロット１３０は開口を有しておシ、レンズ１２１を通
った光ビームは、この開口を通って、目標領域７９内の
焦面に集光する。

光コリメータ１２０のコリメータレンズ１１７は、鏡１
１８と収束レンズ１２１との間で補助搬送台１３２上に
設けられておシ、仁の搬送台１３２は主搬送台９０の部
材９３上に取付けられている。補助搬送台１３２は平坦
な板部１３３を有する金属部材から成シ、板部１３３は
その前縁と後縁との間を延びる互いに平行に離間した一
対のリプ１３４を備えている（第１１図参照）。すｆ１
３４間には細長い凹所１３５が規定されておシ、との凹
所は搬送台９０の平坦部１２８に形成された凹所１２９
と対向している。

板部１３３は凹所１３５の底部に細長いスロット１３６
を有しておシ、このスロットは鏡１１８からレンズ１１
７に向う光路１１９に沿ったレーザービームの出射を調
節する。レンズ１１７は、リプ１３４によって形成され
た凹所１３５内に設けられているとともに、適当な接着
剤によシ補助搬送台の板部１３２に固定されている。

補助搬送台１３２は、光路１１９に対して略垂直な直線
路１４１に沿って移動可能に設けられている。また、搬
送台１３２は、他のスライド部材１３８によって底部材
９３上に取付けられている。このスライド部材１３８は
、部材゛９３の平坦部１２８の上面に細長い凹所１２９
と平行に固定された細長い中心部材１３９を備えている
（第６．１０．１１図参照）。また、スライド部材１３
８は、細長い重複チャンネル部材１４０を備えておシ、
このチャンネル部材は中心部材１３９にキー止めされて
いるにもかかわらず、補助搬送台およびコリメータレン
ズ１１７の直線移動路１４１に沿って中心部材１３９に
対して移動可能となっている。レンズ１１７の直線移動
路１４１は、コリメータレンズ１１１を通るレーザービ
ームによってトラバースされる光路１１９に対して略垂
直に延びている（第１４図参照）。

補助搬送台１３２０チャンネル部材１４０および板部１
３３は、第１３図に示すように、金属製の締め具１４２
によって互いに固定されている。

平板部１３３に加え、補助搬送台１３２はアーム状の延
出部１３７を備えておシ、この延出部は本体９１を搬送
台９０の底部材に接続するために使用されている水平部
９８の下方を本体９１の長手方向に沿って延びている。

また、延出部１３１は、板部１３３と一体に形成され、
主に、補助搬送台１３２ｆ駆動的に接続するために使用
されている。ステップモータ９６は、コリメータレンズ
１１７を通路１４ノに沿って前後動させるために使用さ
れる。これに対し、アーム状延出部１３７は水平？ア１
４３を備えておシ、とのがアを通ってステップモータ９
６の軸１４４が延びている。また、延出部１３７は、水
平が７１４３と連通した垂直が７１４５を有している。

更に、延出部１３７は円筒部材１４６を備えておシ、こ
の円筒部材は垂直？アノ４５内に嵌合されているととも
にステップモータ９６のねじ材軸１４４に噛合されてい
る。

軸１４４が回転すると、この回転は円筒部材１４６を介
して延出部１３７に伝達される。

通路１００、つまシ目標領域のＸ−軸に沿った搬送台９
０の移動を監視するため、搬送台の後側で土壁１８には
、締め具１４９によってリニアエンコー〆１４８が取付
けられている（第７図および第８図参照）。本体９１は
、その後面に開口した細長い凹所１５０を有し、スライ
ド部材１０１のチャンネル部材１０３と弾性ノ臂ッド１
６２との間で凹所１５０内には細長いエンコーダスケー
ル１５１が設けられている。ノ４ッド１６２は、本体９
１をスライド部材１０１に押圧し、スケール１５１を確
実に固定している。スケール１５１は本体９１の後方お
よびエンコー〆のスロット１５３内に延出している。

それによシ、スケール１５１上の適当なマークは、連続
的に読み取ることができ、第１図ないし第４図に示す実
施例に示されたように、搬送台９０の位置および目標領
域７９における収束されたレーザービームの位置を表示
することができる。

この実施例において、搬送台９０は基準位置１６５と延
出位置１５６との間を移動可能となっている。基準位置
１５５における搬送台９０の位置を検知するため、光学
センサー１５７が締め具１５８によって土壁７８上に固
定されている。搬送台９０の本体９１は、締め具１６０
によって本体に調節可能に設けられたフラッグ１５９を
有している。このフラッグ１５９は、光学センサー１５
７のスロット１６ノと整列されてお〕、搬送台がその基
準位置に移動してツーラッグがスロット１６ノ内に入っ
た時、検知回路を遮断する。この状態におけるセンサー
１６７に対するフラッグ１５９の位置は、第１０図に符
号１６２で示されている。

直線路１４１に沿った補助搬送台１３２およびコリメー
タレンズ１１７の移動は、第１４図に明瞭に示されてお
シ、搬送台およびレンズの基準位置は符号１６５で示さ
れている。また１目標領域のＹ−軸に沿った移動の限界
を示す延出位置は、符号１６６で示されている。この場
合、光学センサ−１６７０基準位置は補助搬送台上、で
かつこれに対して移動可能であるとともに、第１０図に
示すように、光学センサー１６７は搬送台１３２の右端
で板部１３３の下方に締め具１６８によって固定されて
いる。また、フラッグ１６９は、締め具１７０によシ、
搬送台９０の底部材９３の端に固定されておシ、この位
置で、センサーのスロット１７１内に挿入可能に整列さ
れている。それによシ、フラッグ１６９は、搬送台９０
が基準位置１７２に到った時、検知回路を遮断する。

マーキングシステム６５の走査装置８０の動作は、第１
図ないし第４図について説明した印刷工程を考慮すると
明白であシ、第５図ないし第１４図に示されたマーキン
グシステム６５も上記実施例と同様の制御システムおよ
びレーザーシステムを備えている。

この実施例において、走査装置はレーザーシステムを用
いて示されておシ、このレーザーシステムにおいて、レ
ーザービームの発射ハレーザー発振器を制御することに
よって行われる。

また、当業者であれば容易であるが、この発明ｏ主ｉ部
はマーキングシステムに適用されてもよく、・・この場
合、レーザービームの発射はＱ−スイッチあるいは他の
適当なビーム調節装置によって制御される。制御システ
ムに使用されるコンピュータプログラムは、走査装置に
ビームを供給するための特定のレーザーシステムを考慮
しなくてはならないとともに、同様に、ラベル上に文字
を印刷する連続工程、およびコンピュータの記憶システ
ムにラベル情報を入力するために用いられるプログラミ
ングの種類も考慮しなくてはならない。

上述した走査装置は、印刷された行数が少なく、例えば
６行あるいは７行を越えない品物および部品のラベル付
けに適している。したがって、コリメータレンズ（Ｌｓ
）の偏向によシ収束レンズ（Ｌｓ）の焦点がシフトされ
るにもかかわらず、従来の低コストのレンズヲ使用して
焦点をＹ−軸に沿って２〜３インチ以上変位させる場合
、搬送台もＹ−軸方向へ動かさない限り、レンズ（Ｌｍ
）はコリメータレンズ（Ｌｓ）ｏｌｅから最大限移動さ
れ、これらのレンズに収差が生じる。これは、焦面にお
ける焦点のシフトは、完全な平坦面に沿って行われるよ
シも、むしろ円弧面に沿って行われるという実情による
。このように、印刷された行の数が文字の大きさ、行間
隔等によって決められる所定の範囲内にある限シ、主搬
送台をＸ−軸方向以外の方向へ移動させるための設備は
必要ない。また、印刷の行の長さは、搬送台と平行に光
路に沿りて出射されたレーザービーム内の平行化された
単色光の分散度によってのみ制限される。

なお、この発明は上述した実施例に限定されることなく
、この発見の範囲内で種々変形可能であることは言うま
でもない・

【図面の簡単な説明】

いられるレーザーマーキングシステムを概略的に示す図
、 第２図は、第１図の走査装置を線２−２方向から見た概
略図、 第３図は、第１図に示された物体を線３−３方向から見
た平面図、 ８４図は、上記走査装置によシ目徐領域を走査する１つ
の方法を示す概略図、 第５図は、この発明の主要部に係るレーザー走査装置を
用いたレーザーマーキングシステムの斜視図、 第６図は、第５図に示すレーザーマーキングシステムに
用いられたレーザー走査装置の正面図１ 第７図は、上記走査装置を第６図の線７−７方向から見
た底面図、 第８図は、上記走査装置を第６図のｍ５−８方向から見
た左側面因島 第９図は、上記走査装置を第６図の線９−９方向から見
た一部破断右側面図、 第１０図は、上記走査装置の搬送台を８６図の線１０−
１０方向から見た正面図、 第１１図は、上記搬送台を第９図の線１１−１１方向か
ら見た背面図、 第１２図は、第１１図のＩｉ！！１２−１２に沿りた断
面図、 第１３図は、第１１図の線１３−１３に沿った断面図、 第１４図は、第６図の線１４−１４方向から見た上記搬
送台を一部破断して示す右側面図である。 １０・・・レーザービーム走査装置、１１・・・レーザ
ーマーキングシステム、１２・・・レーザーシステム、
１３・・・制御システム、２３・・・第１の光路、２６
・・・目標領域、２７・・・搬送台、ＬＩ・・・コリメ
ータレンズ、ＬＩ・・・収束レンズ、２８．３３・・・
ステップモータ、３１・・・第２の光路・出願人代理人
　弁理士　鈴　江　武　彦吟−］うＡ　−− ＦＩＣｙ、　４ Ｆ／（３，５ ７７″　Ｆ／（ｙ、９ Ｆ／θ、７２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　レーザービームによ多目標領域を走査するレーザ
   ービーム走査装置において、 上記目標領域と平行な第１の光路に沿ってレーザービー
   ムを出射する手段と、光学システムと、上記光学システ
   ムを上記目標領域の前方に位置しているとともに上記第
   １の光路と平行な直線路に沿って搬送する搬送台と、上
   記搬送台を直線路に沿って往復移動させる手段と、全備
   え１上記光学システムは、上記搬送台に固定されている
   とともに上記第１の光路内に配設され第２の光路に沿っ
   て上記目標領域方向へレーザービームを出射する手段と
   、上記搬送台に固定、されているとともに第２の光路内
   に配設されレーザービームを上記目標領域上に収束する
   手段と、上記搬送台に取付けられているとともにレーザ
   ービームによってトラバース可能に配設されたライトコ
   リメータと、を有し、上記ライトコリメータは上記レー
   ザービームが通過する光路と直角な方向に沿りて移動可
   能に配設されているとともに平行化された光を上記収束
   手段に向けて出射するコリメータレンズを有し、上記コ
   リメータレンズを上記直角な方向に沿って往復移動させ
   る手段が設けられていることを特徴とするレーザービー
   ム走査装置。 ２、上記搬送台を移動させる手段は、ステップモータを
   有し、上記コリメータレンズを移動させる手段は、搬送
   台上に配設され搬送台によって移動されるステップモー
   タを有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の゛レーザービーム走査装置。 ３、上記コリメータレンズは上記第２の光路内に配設さ
   れ、上記コリメータは上記第１の光路内に配設されて上
   記レーザービームを拡散する凹レンズを有していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のレーザービ
   ーム走査装置。 ４、上記搬送台を移動させる手段はステツブ七−夕を有
   し、上記コリメータレンズを移動させる手段は上記搬送
   台上に配設されたステップモータを有し、上記コリメー
   タレンズは上記第２の光路内に配設され、上記コリメー
   タは上記第１の光路内に配設されて上記レーザービーム
   を拡散する凹レンズを有していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のレーザービーム走査装置。 ５、第１の光路に沿ってレーザービームを出射する手段
   と、上記第１の光路と平行な通路に沿って移動可能な搬
   送台と、上記通路に沿って搬送台を往復移動させるステ
   ップモータと、上記搬送台に固定されているとともに上
   記第１の光路内に配設され、第１の光路に対して略垂直
   な第２の光路に沿って上記レーザービームを出射する手
   段と、上記搬送台に対して固定されているとともに上記
   第２の光路内に配設され、上、記レーザービームを目標
   領域上に収束するレンズと、上記搬送台に取付けられ搬
   送台によって搬送されるとともに、上記搬送台に対して
   固定されて上記第１の光路内に配置された第１のレンズ
   と上記第１の光路内に位置した出射手段と収束レンズと
   の間で上記第２の光路内に配設されているとともに上記
   第２の光路と垂直な通路に沿って上記搬送台に対して移
   動可能に設けられた第２のレンズとを有するライトコリ
   メータと、上記第２のレンズを上記通路に沿って往復移
   動させるステップモータと、を具備したレーザービーム
   走査装置。 ６、上記第１のレンズは上記第１の光路に沿って出射さ
   れたレーザービームを拡散する凹レンズであることを特
   徴とする特許請求の範囲第５項に記載のレーザービーム
   走査装置。 ７、　レーザービーム発振器と、上記レーザービームに
   よシ印付けされる目標領域を走査する走査装置と、上記
   走査装置およびレーザービー簿 ム発振器の動作を制御する側端システムと、を備工たレ
   ーザーマーキングシステムにおいて、上記走査装置は、
   上記発振されたレーザービームを上記目標領域と平行な
   第１の光路に沿って出射する手段と、光学システムと、
   上記目標領域の前方に位置しているとともに上記第１の
   光路と平行な直線路に沿って上記光学システムを搬送す
   る搬送台と、上記制御システムに制御されて上記搬送台
   を上記直線路に沿って移動させるステップモータと、を
   備え、上記光学システムは、上記搬送台に固定されてい
   るとともに第１の光路内に配設され上記レーザービーム
   を第２の光路に沿って目標領域方向へ出射する手段と、
   上記搬送台に固定されているとともに第２０光路内に配
   設され上記レーザービームを目標領域上に収束する手段
   と、上記搬送台上に設けられ、第１の光路に沿って出射
   されたレーザービームを拡散するとともに上記収束手段
   に向って平行化さ・れた光を出射するライトコリメーテ
   ィングレンズシステムと、を有し、上記ライトコリメー
   ティングレンズシステムは上記レーザービームによって
   トラバースされる光路に対して垂直な通路に沿って移動
   可能に設けられたレンズを有し、上記走査装置は上記制
   御システムに制御されて上記レンズを上記垂直な通路に
   沿って移動させるステップモータを更に備えていること
   を特徴とするレーザーマーキングシステム。 ８、上記ライトコリメーティングレンズシステムの上記
   レンズは第２の光路内に配設されているとともに、ライ
   トコリメーティングレンズシステムは第１の光路内に配
   設された凹レンズを備えていることを特徴とする特許請
   求の範囲第７項に記載のレーザーマーキングシステム。