JPH11277282A - 光シャッタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディーティ比とパルス・パターンを自在に選
択できるようにする。 【解決手段】 シャッタ・ディスク１０は、ベースとな
る透明ディスク１２上に、レーザ光を遮蔽（反射及び／
又は吸収）する遮蔽材１４を所望のパターンに蒸着など
により付着させてある。透明ディスク１２は、例えば、
二酸化炭素ガスレーザに対してはこれに透明なＺｎＳｅ
からなる。遮蔽材１４は、熱伝導率の高い材料、例え
ば、銅からなる。シャッタ・ディスク１０は、モータ１
６の回転軸１８に固定されている。レーザ２０は連続レ
ーザ発振しており、その出力レーザ光は、シャッタ・デ
ィスク１０に向かって、その中心軸から半径方向に少し
外れた位置に入射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光をパルス
化する光シャッタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光は細いビームで被加工物に照射
することにより、高精度で所望のパターンを加工でき
る。例えば、用紙加工では、カット、ハーフ・カット及
びミシン目を任意のパターンで高速に形成できるという
利点がある。パルス光による加工は、ミシン目の作成だ
けでなく、パワーの調節にも役立つ。

【０００３】レーザ加工に使用されるレーザ発振器は、
通常、高出の可能な炭酸ガス・レーザからなり、それを
パルス発振させるか、又は、ＣＷ発振させて外部変調器
によりパルス化する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えば、非常に高速に
搬送される用紙にミシン目を形成するには、レーザ発振
器は、パルス発振周波数が対応して高く、しかも、高出
力なものを使用しなければならない。しかし、高出力な
レーザ発振器ほど、光学応答性が悪いので、パルス周波
数を上げるこができない。

【０００５】ＣＷ光をパルス化する従来の外部変調器
は、１００Ｗ程度にまでしか対応していないだけでな
く、非常に高価である。

【０００６】そこで、本発明は、高いパルス周波数と高
出力の両方に対応し、ＣＷレーザ光をパルス化する光シ
ャッタ装置を提示することを目的とする。

【０００７】本発明はまた、パルス・パターンを自在に
変更できる光シャッタ装置を提示することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、入射レーザ
光を透過するベース材上に当該入射レーザ光を遮蔽する
遮蔽材を付着、例えば蒸着する。そして、ベース材を回
転駆動部材で回転する。

【０００９】遮蔽材をベース材に付着、例えば蒸着する
ので、遮蔽材を容易に所望のパターンで形成できる。得
られる光パルスのデューティ比及びパルス・パターン
は、遮蔽材の角度方向の分布に依存する。従って、遮蔽
材の角度方向の分布により、所望の光パルス・パターン
の光パルスを形成できる。

【００１０】回転しているので、いわば空冷されている
状態にあり、高出力のレーザ光を光パルス化することが
できる。ベース材の回転数を上げ、遮蔽材の角度方向の
分布を密にすることで、高いパルス周波数も容易に実現
できる。

【００１１】これらにより、高出力の光パルスを使用す
るレーザ加工装置を安価に実現できるようになる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例の斜視図を示
す。シャッタ・ディスク１０は、ベースとなる透明ディ
スク１２上に、レーザ光を遮蔽（反射及び／又は吸収）
する遮蔽材１４を所望のパターンに蒸着などにより付着
させてある。透明ディスク１２は、例えば、二酸化炭素
ガスレーザに対してはこれに透明なＺｎＳｅからなる。
遮蔽材１４は、熱伝導率の高い材料、例えば、銅が好ま
しい。シャッタ・ディスク１０は、モータ１６の回転軸
１８に固定されている。レーザ２０は連続レーザ発振し
ており、その出力レーザ光は、シャッタ・ディスク１０
に向かって、その中心軸から半径方向に少し外れた位置
に入射する。

【００１４】図２は、シャッタ・ディスク１０の正面図
を示す。シャッタ・ディスク１０の遮蔽材１４は、放射
状に等幅の多数（図２では、８本）のフィン１４ａを具
備する。フィン１４ａによりレーザ光が遮蔽され、フィ
ン１４ａ間の隙間をレーザ光が透過する。従って、ある
半径位置での、隙間の角度とフィン１４ａの角度幅との
比が、形成されるレーザ・パルスのデューティ比にな
る。フィン１４ａが半径方向に等幅になっているので、
中心からずれた位置をレーザ光が通るほど、相対的にデ
ューティ比が大きくなる。例えば、ミシン目の形成に使
用する場合には、カットの割合が大きくなる。

【００１５】本実施例では、透明ディスク１２上に遮蔽
材１４を付着、例えば、蒸着するので、遮蔽材１４の形
状を自在に選択できる。例えば、半径に応じて、デュー
ティ比のみならず、１回転分で生成されるパルス数を変
更したりすることも自在になる。例えば、半径方向外側
になるほど、光パルスが短くなるようにすることも容易
に実現できる。透明ディスク１２の全面に遮蔽材１４を
一旦、蒸着した後に選択的に除去することで、レーザ・
ビームの入射する半径位置に応じて、任意の光パルス・
パターンを形成できる。

【００１６】図３は、本実施例をミシン目加工装置に適
用した構成の斜視図を示す。図１と同じ構成要素には同
じ符号を付してある。ミシン目を形成しようとする用紙
２２は、ローラ２４，２６によりピンと張った状態で高
速に搬送されている。二酸化炭素ガス・レーザ２０及び
シャッタ・ディスク１０は、用紙２２の上方に配置され
る。シャッタ・ディスク１０のモータ１６は、レーザ２
０の出力するレーザ・ビームから所望距離だけ横にずれ
た位置に配置され、レーザ２０の出力光は、シャッタ・
ディスク１０の遮蔽材１４により間欠的に遮蔽されて光
パルスとなる。

【００１７】シャッタ・ディスク１０を通過したレーザ
・パルス光は、用紙２２に当たり、用紙２２上に、その
パルス光のデューティ比に応じたカット長及びタイ長で
縦ミシン目２８を形成する。

【００１８】モータ１６は図示しない固定部に対して可
動な支持板３０に固定されている。支持板３０を固定部
に対して移動させることにより、シャッタ・ディスク１
０の、レーザ２０の出力光に対する横シフト量を調整で
きる。先に説明したように、これにより、シャッタ・デ
ィスク１０上でレーザ・ビームが入射する半径位置が決
まり、光パルスのデューティ比及び光パルス・パターン
も決定される。

【００１９】本実施例では、レーザ２０をＣＷレーザ発
振させ、シャッタ・ディスク１０により光パルス化して
いるので、レーザ２０は、光学応答性の悪い安価なもの
でよい。

【００２０】シャッタ・ディスク１０は高速に回転して
いるので、いわば空冷された状態になり、熱伝導率の高
い普通の金属を使用すれば、レーザ２０からの高出力レ
ーザ光がフィン１４ａに当たっても溶解するといった恐
れは無いし、特に耐熱性の高い材料を使用しなければい
けないといったこともない。従って、本実施例では、非
常に安価に高出力のパルス光を得られる。

【００２１】また、本実施例では、遮蔽材１４の形状を
自在に設計できるので、光パルスのデューティ比のみな
らず、その光パルス・パターンも自在に選択できる。更
には、シャッタ・ディスク１０を交換することで、自在
な光パルス・パターンを選択できる。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、非常に安価に、所望のデューティ
比の光パルスを形成できる。また、所望のパルス・パタ
ーンの光パルスも形成できる。安価で高出力のレーザ装
置を使用することが可能になるので、高出力のレーザ加
工装置を安価に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の斜視図である。

【図２】 本実施例のシャッタ・ディスク１０の正面図
である。

【図３】 本実施例を適用したミシン目形成装置の斜視
図である。

【符号の説明】

１０：シャッタ・ディスク １２：透明ディスク １４：遮蔽材 １４ａ：フィン １６：モータ １８：回転軸 ２０：レーザ ２２：用紙 ２４，２６：ガイド・ローラ ２８：ミシン目 ３０：支持板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射レーザ光をパルス化する光シャッタ
   装置であって、 当該入射レーザ光を透過するベース材と、 当該ベース材上に付着され、当該入射レーザ光を遮蔽す
   る遮蔽材と、 当該ベース材を回転する回転駆動部材とからなることを
   特徴とする光シャッタ装置。
2. 【請求項２】 当該ベース材が透明なディスク材からな
   る請求項１に記載の光シャッタ装置。
3. 【請求項３】 当該遮蔽材が、当該ベース材に蒸着され
   た金属からなる請求項２に記載の光シャッタ装置。
4. 【請求項４】 当該遮蔽材が、角度方向に分布してお
   り、その分布が半径方向で異なる請求項１乃至３の何れ
   か１項に記載の光シャッタ装置。