JP6010061B2

JP6010061B2 - レーザーマーキング装置

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Publication number: JP6010061B2
Application number: JP2014039311A
Authority: JP
Inventors: 宇賀神　智久; 智久宇賀神
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: US20150273860A1; US9415605B2; JP2015163405A

Description

本発明は、レーザーマーキング装置に関する。

レーザー光の照射によって紙葉類に印画するレーザマーカ（レーザーマーキング装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、紙葉類などの被照射体に予め印刷された画像を基準として、被照射体の所定の位置にレーザー光を照射することによりマーキングを行うレーザーマーキング装置が知られている。レーザーマーキング装置は、マーキング前に、被照射体７にプレ印刷された画像を撮像部で撮像し、画像の位置を特定した後、その画像位置を基準として被照射体上の所定の位置にマーキングを行う。

図７に示した一般的なレーザーマーキング装置では、被照射体７を水平方向に搬送する搬送部Ｂ６１の搬送方向の上流側、且つ、レーザー装置１０の照射領域１０Ｒよりも上流側に、撮像部Ｂ４０が配置されており、撮像部Ｂ４０が搬送部Ｂ６１上の被照射体７を撮像する。図７に示した例では、撮像部Ｂ４０がレーザー装置１０の近傍に並んで配置されている。このレーザーマーキング装置は、紙葉類の表面および裏面にレーザーマーキングを行うために、紙葉類を表裏反転させる紙葉類反転機構Ｂ６３を有する。紙葉類反転機構Ｂ６３の上流側には撮像部Ｂ４０が配置されている。

特開２０１３−２４４６９２号公報

しかしながら、図７に示したレーザーマーキング装置では、搬送部Ｂ６１の上流側で被照射体７を撮像するように、レーザー装置１０の近傍に撮像部Ｂ４０が配置されているので、搬送方向の長さが比較的長く、レーザーマーキング装置の設置床面積が比較的大きい。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。簡単な構成で、設置床面積の小さい、小型のレーザーマーキング装置を提供すること、などを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明による撮像装置は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
被照射体に印刷された画像または該被照射体のエッジを基準として、該被照射体の所定の位置にレーザー光を照射してマーキングを行うレーザーマーキング装置であって、
レーザー装置と、
前記被照射体を、少なくとも前記レーザー装置によるレーザー光の照射領域まで搬送する第１の搬送部と、
前記第１の搬送部の上流側に位置し、前記第１の搬送部に対して下方または上方に前記被照射体を搬送可能な第２の搬送部と、
前記第１の搬送部と前記第２の搬送部との間に配置され、前記第１の搬送部または前記第２の搬送部へ前記被照射体の搬送先を切り替える切替機構と、
前記第１の搬送部の下方または上方に配置され、前記第２の搬送部により搬送される前記被照射体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構造で、設置床面積の小さい、小型のレーザーマーキング装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置の一例を示す図。本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置の一例を示す機能ブロック図。図１に示したレーザーマーキング装置の動作の一例を示す図。本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置の要部の一例を示す斜視図。第２の搬送部が開状態のレーザーマーキング装置の要部の一例を示す斜視図。図４に示したレーザーマーキング装置の撮像部による撮像範囲の一例を説明するための斜視図。従来のレーザーマーキング装置の一例を示す図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
本発明の実施形態は図示の内容を含むが、これのみに限定されるものではない。なお、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置１の一例を示す図である。図１において、右側に第１の搬送部６１の搬送路の上流側を示し、左側に下流側を示す。
図２はレーザーマーキング装置１の一例を示す機能ブロック図である。図３はレーザーマーキング装置１の動作の一例を示す図である。
図４は本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置１の要部の一例を示す斜視図である。図５は第２の搬送部６２が開状態のレーザーマーキング装置１の要部の一例を示す斜視図である。図６は図４に示したレーザーマーキング装置１の撮像部４０による撮像範囲４０Ｒの一例を説明するための斜視図である。

本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置１は、紙葉類などのカード状の被照射体７を反転させる機構を有し、紙葉類などの被照射体７の表面、裏面の一方または両方にレーザー光を照射してマーキングを行う。また、レーザーマーキング装置１は、被照射体７を撮像する撮像部４０を有し、予め被照射体７に印刷された画像または被照射体７のエッジを基準として、被照射体７の所定の位置にレーザー光を照射してマーキングを行う。
以下、レーザーマーキング装置１の構成要素について、詳細に説明する。

レーザーマーキング装置１は、例えば、レーザー光によりマーキングを行うための画像データに基づいて、ラスタ方式で１ライン毎に、パルスレーザー光を被照射体７（露光対象物）の所定位置に１画素ずつ露光を行う。被照射体７としては、カーボン含有の樹脂製カードなどの所定の部材を採用することができる。

レーザーマーキング装置１は、レーザー装置１０と、露光光学系２０と、コントロール部３０と、第１の搬送部６１と、第２の搬送部６２と、切替機構６３と、撮像部４０と、などを有する。
レーザーマーキング装置１の筐体内にレーザー装置１０、露光光学系２０、コントロール部３０、などが収容されている。筐体は底部１ａとケース１ｂなどにより構成されている。コントロール部３０は筐体の外部に設けられていてもよい。

レーザー装置１０は、例えば、共振器を有し、ＬＤ（レーザーダイオード）やＬＥＤ（発光ダイオード）などの励起光源からの励起光を増幅して大きい強度のパルスレーザー光を出力する。

露光光学系２０は、レーザー装置１０から出射されたパルスレーザー光を、画像データに基づいて、ラスタ方式により、樹脂製カードなどの被照射体７（露光対象物）の所定位置に１画素ずつ照射させる。

露光光学系２０は、ガルバノスキャナとして一つまたは複数のガルバノミラー、ｆθレンズ２５、などを有する。

ガルバノミラーは、例えば、Ｘ軸走査用ガルバノミラー、Ｙ軸走査用ガルバノミラーなどを有し、ガルバノミラーコントローラー２３（ガルバノミラー駆動部）により駆動制御される。

ｆθレンズ２５は、ガルバノミラーで反射されたパルスレーザー光を、被照射体７上に集光させるように構成されている。例えば、ｆθレンズ２５は、ガルバノミラーなどにより、所定角度ずつ走査されたパルスレーザー光を、被照射体７の結像面上で所定のピッチで走査させるように構成されている。

尚、本実施形態では、被照射体７上を走査する走査光学系としてガルバノミラーとｆθレンズ２５を用いたが、この形態に限られるものではなく、例えば、ガルバノミラーの代わりにポリゴンミラーなどを用いてもよい。

また、本実施形態では、レーザーマーキング装置１は、画像データに応じてラスタ方式により、各画素毎に被照射体７上を走査しながらレーザー露光を行うが、走査時に、レーザー露光を行う必要のない画素をスキップし、レーザー露光を行う必要のある次の画素まで移動させるようにガルバノミラーを移動制御する。

本実施形態に係るレーザーマーキング装置１は、筐体内に供給部３を有する。供給部３は、複数のカード状の被照射体７を収容可能であり、必要に応じて被照射体７を第１の搬送部６１などへ供給することができる。

第１の搬送部６１は、被照射体７を、少なくともレーザー装置１０によるレーザー光の照射領域１０Ｒまで略水平方向に搬送する。本実施形態では、被照射体７は、供給部３からローラ６ａ，６ｂにより切替機構６３を介して下流側（図１の左側）に搬送され、照射領域１０Ｒでレーザー光によりマーキングされた後、所定の排出口などに搬送される。
第１の搬送部６１は、駆動部により駆動されるローラ６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ、無端ベルトなどを有し、被照射体７を搬送方向に搬送する。

第２の搬送部６２は、第１の搬送部６１の上流側に位置し、第１の搬送部６１に対して略垂直方向に被照射体７を搬送するように構成されている。本実施形態では、第２の搬送部６２は、複数のローラ６２ａ、ベルト６２ｂなどを有し、複数のローラ６２ａ間に隙間６２ｈが形成され、カード状の被照射体７を挟持可能に構成されており、被照射体７を略垂直方向に移動自在に構成されている。
また、第２の搬送部６２は、例えば、カード形状の被照射体を搬送方向に移動自在に保持するガイド部６２１，６２２と、被照射体を挟持可能なローラ６２３，ローラ６２５、などを有する（図４，図５参照）。ローラ６２５を備える可動部材６２４は、一方の端部が筐体に対して回転自在に軸支されており、被照射体の搬送時に閉状態（図４参照）、撮像部４０による撮像時などに開状態（図５参照）となるように構成されている。例えば、撮像部４０は、第２の搬送部６２により搬送される被照射体を撮像できるように、撮像範囲４０Ｒが設定されている（図６参照）。

また、切替機構６３は、第１の搬送部６１と第２の搬送部６２との間に配置され、第１の搬送部６１または第２の搬送部６２へ被照射体７の搬送先を切り替えるように構成されている。紙葉類反転機構としての切替機構６３は、例えば、複数のローラ６３ａや無端ベルトなどにより構成され、ローラ６３ａ間に形成された隙間に位置する被照射体７を回転自在に挟持し、被照射体７の搬送先の切り替え、および、被照射体７の反転を行う回転構造を有する。本実施形態では、切替機構６３は、搬送方向に直交する水平軸を回転軸とし、被照射体７を規定方向またはその逆方向に９０°など所定角度に回転可能に構成されている（図１，図３参照）。切替機構６３はモータ（不図示）などにより回転駆動される。

撮像部４０は、第２の搬送部６２の近傍に配置され、第２の搬送部６２により搬送される被照射体７を撮像する。詳細には、撮像部４０は、第１の搬送部６１と第２の搬送部６２の間でそれぞれに囲まれる位置に配置されている。

詳細には、本発明の実施形態では、第２の搬送部６２が、第１の搬送部６１の上流側に位置し、且つ、第１の搬送部６１の搬送路の下側に、略垂直方向に被照射体７を搬送可能に構成されている。また、撮像部４０が、第１の搬送部６１の下方に位置するように配置されている。詳細には、レーザー装置１０と、撮像部４０との間に、第１の搬送部６１の搬送路が配置されている。また、上述した実施形態では、撮像部４０は、第１の搬送部６１の下流側の下部に配置され、第１の搬送部６１の上流側に位置する第２の搬送部６２により搬送される被照射体７を撮像するように構成されている。

コントロール部３０は、レーザーマーキング装置１の各構成要素を統括的に制御する。コントロール部３０は、制御部３１（ＣＰＵ）と、通信部３２と、表示部３３と、入力部３４と、インタフェース３５（ＩＦ）と、記憶部３６と、などを有する（図２参照）。コントロール部３０の各構成要素はバスなどの通信線などでデータ通信可能に接続されている。

制御部３１（ＣＰＵ）は、コントロール部３０およびレーザーマーキング装置１の各構成要素を統括的に制御する。制御部３１は、記憶部３６に記憶されているプログラム（ＰＲＧ）を実行することにより、本発明に係る機能をレーザーマーキング装置１に実現する。制御部３１の詳細な動作を後述する。

通信部３２は、制御部３１の制御により、有線式または無線式の通信路を介して外部のコンピュータ（ＰＣ）などとデータ通信を行う。この外部のコンピュータは、ユーザの操作などにより画像データを作成することができる。

表示部３３は、液晶パネル表示装置などの表示装置であり、制御部３１の制御により、本発明に係る情報を表示する。
入力部３４は、各種操作スイッチやボタンなどの操作入力装置であり、ユーザの操作に応じた信号を制御部３１に出力する。
インタフェース３５（ＩＦ）は、レーザー装置１０、ガルバノミラーコントローラー２３、撮像部４０、第１搬送駆動部６１０、第２搬送駆動部６２０、回転駆動部６３０、などに電気的に接続されている。制御部３１は、インタフェース３５を介して、レーザー装置１０、ガルバノミラーコントローラー２３、撮像部４０、第１搬送駆動部６１０、第２搬送駆動部６２０、回転駆動部６３０を制御する。

ガルバノミラーコントローラー２３は、制御部３１の制御により、ガルバノミラーを駆動制御する。

第１搬送駆動部６１０は、モータなどを駆動することにより、制御部３１の制御により、第１の搬送部６１の所定のローラを駆動制御することにより、被照射体７を所定方向に搬送する。
第２搬送駆動部６２０は、モータなどを駆動することにより、第２の搬送部６２の所定のローラを駆動制御することにより、被照射体７を所定方向に搬送する。
回転駆動部６３０は、モータなどを駆動することにより、切替機構６３の搬送方向に直交する水平軸を回転軸とした回転や、被照射体７の搬送方向を制御する。

記憶部３６は、ＲＡＭやＲＯＭなどの記憶装置である。記憶部３６は、レーザーマーキング装置１の制御用プログラム（ＰＲＧ）などを記憶する。

制御部３１は、レーザーマーキング動作時、レーザー装置１０にパルスレーザー光を照射させる。

次に、レーザーマーキング装置１の動作の一例を説明する。なお、供給部３には、カード状の被照射体７の表面および裏面に共通のデザインの画像がプレ印刷されているとする。

レーザーマーキング装置１の制御部３１は、例えば、ローラ６ａ，６ｂをモータなどで駆動することにより、供給部３からカード状の被照射体７を１つずつ供給する。

初期時、切替機構６３は、図１に示すように、水平方向に沿って搬送路が配置された状態となっている。制御部３１は、切替機構６３により供給部３から供給された被照射体７を挟持させ、図１の左回りに９０°回転させ、被照射体７を下部の第２の搬送部６２へ搬送させる。

第２の搬送部６２は、制御部３１の制御により、撮像部４０の撮像位置まで被照射体７を移動させて停止させる。
制御部３１は、撮像部４０により被照射体７の表面の画像や被照射体７のエッジを撮像する。
制御部３１は、第２の搬送部６２および切替機構６３を駆動して、被照射体７を切替機構６３に移動させる処理を行う。

制御部３１は、切替機構６３により被照射体７を挟持させ、図１の右回りに９０°回転させる。次に、第１の搬送部６１のローラ６ｃ，６ｄ，６ｅなどを駆動して、被照射体７をレーザー光の照射領域１０Ｒまで移動させる。

制御部３１は、撮像部４０により撮像した、被照射体７に印刷された画像または被照射体７のエッジを基準として、ガルバノミラーコントローラー２３によりガルバノミラーの角度を調整し、被照射体７の表面の所定の位置にレーザー装置１０からのレーザー光を照射してマーキングを行う。

次に、制御部３１は、被照射体７の裏面側へのマーキングの制御を行う。詳細には、制御部３１は、第１の搬送部６１のローラ６ｃ，６ｄ，６ｅ、切替機構６３のローラ６３ａなどを駆動して、被照射体７を切替機構６３まで移動させる。
制御部３１は、切替機構６３により被照射体７を挟持させ、図１の右回りに９０°回転させ、ローラ６３ａ、ローラ６２ａなどを駆動して、被照射体７を下部の第２の搬送部６２へ搬送させる。

第２の搬送部６２は、制御部３１の制御により、撮像部４０の撮像位置まで被照射体７を移動させて停止させる。制御部３１は、撮像部４０により被照射体７の表面の画像や被照射体７のエッジを撮像する。
制御部３１は、第２の搬送部６２および切替機構６３を駆動して、被照射体７を切替機構６３に移動させる処理を行う。

制御部３１は、撮像部４０により撮像した、被照射体７に印刷された画像または被照射体７のエッジを基準として、ガルバノミラーコントローラー２３によりガルバノミラーの角度を調整し、被照射体７の裏面の所定の位置にレーザー装置１０からのレーザー光を照射してマーキングを行う。

制御部３１は、ローラ６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇなどを駆動して、表面および裏面にマーキングされた被照射体７を第１の搬送部６１の下流側へ搬送し、所定の排出口（不図示）から被照射体７を排出させる。

以上、説明したように、本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置１は、被照射体７に印刷された画像または被照射体７のエッジを基準として、被照射体７の所定の位置にレーザー光を照射してマーキングを行う。このレーザーマーキング装置１は、レーザー装置１０と、被照射体７を、少なくともレーザー装置１０によるレーザー光の照射領域１０Ｒまで搬送する第１の搬送部６１と、第１の搬送部６１の上流側に位置し、第１の搬送部６１に対して略垂直方向に被照射体７を搬送可能な第２の搬送部６２と、第１の搬送部６１と第２の搬送部６２との間に配置され、第１の搬送部６１または第２の搬送部６２へ被照射体７の搬送先を切り替える切替機構６３と、第２の搬送部６２の近傍に配置され、その第２の搬送部６２により搬送される被照射体７を撮像する撮像部４０と、を有する。
レーザーマーキング装置１は、制御部３１を有し、制御部３１が撮像部４０により撮像した、被照射体７に印刷された画像、または、被照射体７のエッジを基準として、被照射体７の所定の位置にレーザー光を照射してマーキングを行う。

このように、撮像部４０が第２の搬送部６２で搬送される被照射体７を撮像するように配置されているので、第１の搬送部６１の搬送方向の長さが比較的短く、簡単な構成で、設置床面積の小さい、小型のレーザーマーキング装置１を提供することができる。つまり、レーザーマーキング装置１は、第１の搬送部６１の搬送方向に沿った長さが比較的短く、小型である。

また、本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置１では、切替機構６３としての紙葉類反転機構が、被照射体７を回転自在に挟持し、被照射体７の搬送先の切り替え、および、被照射体７の反転を行う回転構造を有する。つまり、本実施形態では、切替機構６３は、被照射体７の搬送先を第１の搬送部６１または第２の搬送部６２へ切り替える機能と、被照射体７の表裏を反転する機能を兼ね備えている。
例えば、被照射体７の搬送先を切り替える装置、被照射体７の表裏を反転させる装置をそれぞれ別体で備えるレーザーマーキング装置（比較例）と比べて、本発明に係るレーザーマーキング装置１の切替機構６３は、上述したように、２つの機能を兼ね備えるので、小型のレーザーマーキング装置１を提供することができる。

また、本発明の実施形態では、撮像部４０は、第１の搬送部６１と第２の搬送部６２の間でそれぞれに囲まれる位置に配置されている。このように、撮像部４０を配置しているので、レーザーマーキング装置１は、第１の搬送部６１の搬送方向に沿った長さが比較的短く、小型である。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、第２の搬送部６２は、切替機構６３の下方に配置されていたが、この形態に限られるものではない。例えば、第２の搬送部６２は、切替機構６３の上方に配置されていてもよい。この場合、撮像部４０は、第２の搬送部６２の近傍で、第２の搬送部６２により搬送される被照射体７を撮像できる位置、例えば、第１の搬送部６１の上方に配置されていてもよい。

また、第１の搬送部６１、第２の搬送部６２、切替機構６３は、上記実施形態に限られるものではない。各構成要素が所定の機能を実現できれば、任意の構造であってもよい。

１…レーザーマーキング装置、３…供給部、７…被照射体、１０…レーザー装置、２０…露光光学系、３０…コントロール部、３１…制御部、４０…撮像部、６１…第１の搬送部、６２…第２の搬送部、６３…切替機構（紙葉類反転機構）。

Claims

被照射体に印刷された画像または該被照射体のエッジを基準として、該被照射体の所定の位置にレーザー光を照射してマーキングを行うレーザーマーキング装置であって、
レーザー装置と、
前記被照射体を、少なくとも前記レーザー装置によるレーザー光の照射領域まで搬送する第１の搬送部と、
前記第１の搬送部の上流側に位置し、前記第１の搬送部に対して下方または上方に前記被照射体を搬送可能な第２の搬送部と、
前記第１の搬送部と前記第２の搬送部との間に配置され、前記第１の搬送部または前記第２の搬送部へ前記被照射体の搬送先を切り替える切替機構と、
前記第１の搬送部の下方または上方に配置され、前記第２の搬送部により搬送される前記被照射体を撮像する撮像部と、を有することを特徴とする
レーザーマーキング装置。
前記切替機構は、前記被照射体を回転自在に挟持し、前記被照射体の搬送先の切り替え、および、前記被照射体の反転を行う回転構造を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザーマーキング装置。
前記撮像部は、前記第１の搬送部と前記第２の搬送部の間でそれぞれに囲まれる位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザーマーキング装置。