[发明专利]聚焦光点摆动式卷烟接装纸激光打孔方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚焦光点摆动式卷烟接装纸激光打孔方法及装置。

背景技术

吸烟有害健康是公认的事实，降低焦油含量对改善吸烟群体的身体健康具有重要意义。各国的卷烟制造商相继投入了大量的人力、物力和巨额资金，对降低卷烟焦油含量的理论方法、技术以及实践应用等方面进行了广泛而深入的研究，并发展了多种降焦技术。

卷烟接装纸作为卷烟过滤嘴专用外包装用纸，因其外观类似松木纹而曾得名水松纸。滤嘴通风稀释技术的原理是：通过在水松纸上打孔、使用高透气度滤棒成型纸或在滤棒上制成凹槽等方式，从而在抽吸卷烟时使外部空气进入滤嘴内并对主流烟气进行稀释，使吸入人体的焦油量相对减少。该项技术已成为国际上采用最广泛和最有效的降焦技术。目前美国卷烟市场上有90％左右的卷烟和西欧市场上80％左右的卷烟都采用了通风滤嘴，另外在亚洲的日本等国，通风滤嘴卷烟也占有相当大的比例。采用通风滤嘴这一简单、成熟且非常可靠的降焦技术，其降焦效果也十分明显，如美国Carlton牌卷烟采用通风滤嘴后可降低卷烟焦油量70％以上，降低CO高达80％以上，且通过强化加香、加料措施，也使该卷烟的吸味品质保持了较高水平。

目前我国过滤嘴香烟的比例已达95％。随着人类对于吸烟者健康保护要求的日益提高，能有效降低焦油含量、且减少尼古丁对人们健康伤害的水松纸打孔工艺得到迅速普及。

目前开发和利用的水松纸打孔技术主要包括机械打孔、电火花打孔、激光打孔等技术，其中激光打孔由于具有稳定性高和准确性高的特点，成为国际上广泛采用的方式。

激光打孔是利用激光辐射的高功率密度特点，将其聚焦加热水松纸，使水松纸局部达到汽化温度，汽化成孔。

目前已经推出的水松纸激光打孔机产品，以德国和中国华中科技大学开发的系列水松纸激光打孔机为主要代表。但其均为直线型打孔机，即每一路激光只能固定打一排孔，每排孔均为直线。玉溪金灿科技有限公司曾提出了多种由微孔构成图形的水松纸，例如：中国专利“带有由微孔构成图形的卷烟用水松纸”(专利号：ZL200410036764.2)与中国专利“一种带有由微孔构成圆弧形图形的水松纸”(专利号：ZL200420050165.1)，但上述专利中均未提供具体的水松纸表面微孔图形打孔的实现方法。

发明内容

本发明目的是：提供一种聚焦光点摆动式卷烟接装纸激光打孔方法，该方法可以实现聚焦光点沿水松纸横向快速摆动，配合水松纸的连续运动，在水松纸表面打出沿水松纸长度方向呈曲线或重复图形排列分布的小孔。本发明同时提供一种能够实现上述方法的聚焦光点摆动式卷烟接装纸激光打孔装置，该装置结构简单，且激光能量利用率高。

本发明的技术方案是：一种聚焦光点摆动式卷烟接装纸激光打孔方法，将连续激光器输出的连续激光束聚焦于一高速旋转的且各工作面法线方向与镜轴夹角不一致的多棱镜的某个工作面上，经多棱镜扫描分光形成沿垂直于所述多棱镜的旋转方向快速摆动的K路脉冲激光束，再分别经由K个聚焦头对所述K路脉冲激光束进行聚焦后输出，形成K个沿运动的水松纸横向快速摆动的聚焦光点，在水松纸表面形成K条非直线点阵排布的重复规律打孔分布，其中K≥1。

本发明方法的具体实施步骤如下：

1)由走纸机构的收卷辊和放卷辊装夹水松纸；

2)启动走纸机构，使收卷辊按设定的转速旋转，并带动水松纸连续运动；

3)使连续激光器输出的连续激光束经前端聚焦镜聚焦于高速旋转且各工作面法线方向与镜轴夹角不一致的多棱镜的某个工作面上；

4)多棱镜的该工作面在高速旋转过程中将连续激光束依次扫过K个分光头，K≥1；每个分光头在激光扫过时接受一部分激光，当激光束依次扫过所有分光头时相当于给所有的分光头分配一个激光脉冲；多棱镜重复扫描时便将连续激光束分成K路脉冲激光输出，并且由于所述多棱镜的各工作面法线方向与其镜轴的夹角不一致，所述每路脉冲激光同时沿垂直于多棱镜的旋转方向快速摆动；

5)上述K路脉冲激光束分别经K个聚焦头聚焦后输出，形成K个沿水松纸横向快速摆动的聚焦光点；通过水松纸在线速度检测装置对水松纸的运动速度进行实时检测，并将其速度信息反馈到控制系统；根据水松纸的运动速度信息，在控制系统对驱动所述多棱镜旋转的高速电机转速、激光器的出光时序的集中控制下，配合水松纸的连续运动，在水松纸上打出非直线点阵排布的重复规律打孔分布小孔。