JPH0526596B2 - - Google Patents
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- JPH0526596B2 JPH0526596B2 JP60012104A JP1210485A JPH0526596B2 JP H0526596 B2 JPH0526596 B2 JP H0526596B2 JP 60012104 A JP60012104 A JP 60012104A JP 1210485 A JP1210485 A JP 1210485A JP H0526596 B2 JPH0526596 B2 JP H0526596B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- workpiece
- mask
- laser
- laser beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 31
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は被加工物の表面に文字、図形などの
パターンを加工するレーザー加工装置に関する。
パターンを加工するレーザー加工装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
被加工物の表面に文字や図形などの特定のパタ
ーンを加工するには、従来種々のものが開発され
ている。その一つに、被加工物上に所定のパター
ンを打抜いた金属板からなるマスクを載置し、こ
のマスクの上方からレーザビームを走査させ、上
記マスクを透過したレーザビームを被加工物面に
照射しパターンに応じた加工を行なうものがあ
る。しかし、この場合には上記マスクを被加工物
面と密着させる必要があるので被加工物面に凹凸
がある場合には鮮明なパターンを加工することが
できない。
ーンを加工するには、従来種々のものが開発され
ている。その一つに、被加工物上に所定のパター
ンを打抜いた金属板からなるマスクを載置し、こ
のマスクの上方からレーザビームを走査させ、上
記マスクを透過したレーザビームを被加工物面に
照射しパターンに応じた加工を行なうものがあ
る。しかし、この場合には上記マスクを被加工物
面と密着させる必要があるので被加工物面に凹凸
がある場合には鮮明なパターンを加工することが
できない。
また、集光したレーザビームを所定のプログラ
ムにしたがつてマスク上に照射し、照射部分をパ
ターンに応じて加工する方法も実用化されている
が、集光ビームを走査するので大面積の加工には
長時間が必要になる。
ムにしたがつてマスク上に照射し、照射部分をパ
ターンに応じて加工する方法も実用化されている
が、集光ビームを走査するので大面積の加工には
長時間が必要になる。
また、別の方法としてマスクを透過したレーザ
ビームを集光光学系で被加工物に結像させ、被加
工物表面にパターンを加工する方法も実用化され
ているが、集光光学系の画角に制限されるので大
面積の加工ができない。
ビームを集光光学系で被加工物に結像させ、被加
工物表面にパターンを加工する方法も実用化され
ているが、集光光学系の画角に制限されるので大
面積の加工ができない。
このように、従来技術では、桁数の多い文字、
数字のマーキングを能率的に行なうことができな
いという欠点があつた。
数字のマーキングを能率的に行なうことができな
いという欠点があつた。
この発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは、大面積の加工を能
率的に行なうことができるレーザー加工装置を提
供しようとするものである。
で、その目的とするところは、大面積の加工を能
率的に行なうことができるレーザー加工装置を提
供しようとするものである。
この発明においては、レーザ発振器から発振振
されるレーザビームを走査用光学系と反転結像光
学系とで構成された光学系により被加工物に加工
する特定のパターンを設けたマスクに対して走査
するように構成し上記目的を達成するようにした
ものである。
されるレーザビームを走査用光学系と反転結像光
学系とで構成された光学系により被加工物に加工
する特定のパターンを設けたマスクに対して走査
するように構成し上記目的を達成するようにした
ものである。
以下、この発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。第１図において、１はレーザ発振器
で、光軸２を有するレーザビーム３を発振するよ
うになつている。このレーザビーム３はパルス式
のものでもCW発振光のいずれでもよい。レーザ
ビーム３の進行方向には走査用光学系としての反
射鏡４が傾斜して保持体５に固定されている。ま
た、この保持体５には上記反射鏡４から反射する
レーザビーム３を被加工物６の表面に反転結像さ
せ、被加工物６に文字や図形などのパターン７…
を刻設するため、３個の反射鏡８，９，１０と集
光レンズ１１とが配設され、これらは反転結像光
学系Ｐを構成している。上記保持体５の上部に
は、この保持体５を矢印Ａに示すように上記レー
ザ発振器１が発振するレーザビーム３と平行する
ように移動させるための駆動機構１２が設けられ
ている。この駆動機構１２は右端に設けられたモ
ータ１３に駆動されて正逆方向に回転自在の送り
ガイドネジ１４の左端を軸受１５により支持し、
この送りガイドネジ１４にナツト１６，１６を螺
入し、このナツト１６，１６を保持体５に固定し
たものである。
て説明する。第１図において、１はレーザ発振器
で、光軸２を有するレーザビーム３を発振するよ
うになつている。このレーザビーム３はパルス式
のものでもCW発振光のいずれでもよい。レーザ
ビーム３の進行方向には走査用光学系としての反
射鏡４が傾斜して保持体５に固定されている。ま
た、この保持体５には上記反射鏡４から反射する
レーザビーム３を被加工物６の表面に反転結像さ
せ、被加工物６に文字や図形などのパターン７…
を刻設するため、３個の反射鏡８，９，１０と集
光レンズ１１とが配設され、これらは反転結像光
学系Ｐを構成している。上記保持体５の上部に
は、この保持体５を矢印Ａに示すように上記レー
ザ発振器１が発振するレーザビーム３と平行する
ように移動させるための駆動機構１２が設けられ
ている。この駆動機構１２は右端に設けられたモ
ータ１３に駆動されて正逆方向に回転自在の送り
ガイドネジ１４の左端を軸受１５により支持し、
この送りガイドネジ１４にナツト１６，１６を螺
入し、このナツト１６，１６を保持体５に固定し
たものである。
上記反射鏡４において反射したレーザビーム３
の光路にはこの光軸２と直交してマスク１７が図
示しない装置本体に固定されている。このマスク
１７は不透明体からなり、上記被加工物６に刻設
されるパターンに応じた透孔または透明部からな
る透過部１８…が形成されている。そして、この
マスク１７の上記透過部１８…により形成された
パターンと被加工物６に刻設されるパターン７と
はその像結倍率を１：１となるように上記反転結
像光学系が配設されている。この実施例において
は、上記マスク１７と被加工物６の光路長の中間
に集光レンズ１１が位置決めされている。
の光路にはこの光軸２と直交してマスク１７が図
示しない装置本体に固定されている。このマスク
１７は不透明体からなり、上記被加工物６に刻設
されるパターンに応じた透孔または透明部からな
る透過部１８…が形成されている。そして、この
マスク１７の上記透過部１８…により形成された
パターンと被加工物６に刻設されるパターン７と
はその像結倍率を１：１となるように上記反転結
像光学系が配設されている。この実施例において
は、上記マスク１７と被加工物６の光路長の中間
に集光レンズ１１が位置決めされている。
上記のように構成されたレーザー加工装置にお
いてレーザ発振器１からレーザビーム３を発振さ
せると、このレーザビーム３は反射鏡４において
反射され、マスク１７の透過部１８…を通過し、
奇数個（実施例では３個）の反射鏡８，９および
１０で左右対称に反転されて集光レンズ１１に入
射する。この集光レンズ１１から出射したレーザ
ビーム３は被加工物６の表面に１：１の像倍率で
マスク１７の実像を形成する。つぎに、保持体５
をモータ１３を回転させることにより矢印Ａが示
すように移動させると、走査用光学系としての反
射鏡４と反転結像光学系としての反射鏡８，９，
１０および集光レンズ１１を保持体５とともに一
体となり矢印Ａが示すように水平に移動し、レー
ザビーム３をマスク１７の左方向の透過部１８に
照射し、その像を被加工物６の表面に結像させ、
パターンを刻設する。このように、反射鏡８，９
および１０で左右対称に１度反転され、さらに集
光レンズ１１で再度反転されるので走査方向Ａに
対してはマスク１７の像と被加工物６の表面に結
像された像とが対向し、紙面に垂直方向のみ反転
したものとなつているので、反転結像光学系を水
平方向に左方に移動させても被加工物６上の像は
静止したままで、レーザビーム３がマスク１７を
透過した部分のみが被加工物６の表面を蒸発もし
くは溶融させて加工して行く。上記のような走査
方式で加工すると、マスク１７に形成した透過部
１８…に応じて被加工物６にパターン７が加工さ
れるとともに、レーザビーム３がマスク１７の全
面を同時に照射しなくても、一部分ずつ照射する
ことにより広い面積のマスク１７に被加工物６の
表面にパターンを刻設することができる。また、
レーザビーム３を矢印Ａ方向と直交する方向すな
わち、紙面と直交する方向にも走査させればレー
ザビーム３の幅と走査ストロークの大きさで決ま
る比較的広い面積のマスク１７を透過させて被加
工物６の表面にパターン７を加工することができ
る。実用的には製品のロツト番号や自動車の車体
番号など数行で、しかも多数文字のマーキングを
必要とする場合には、レーザビーム３の断面積が
数行の高さだけあれば、文字数が多数であつて
も、その方向に走査すればよい。
いてレーザ発振器１からレーザビーム３を発振さ
せると、このレーザビーム３は反射鏡４において
反射され、マスク１７の透過部１８…を通過し、
奇数個（実施例では３個）の反射鏡８，９および
１０で左右対称に反転されて集光レンズ１１に入
射する。この集光レンズ１１から出射したレーザ
ビーム３は被加工物６の表面に１：１の像倍率で
マスク１７の実像を形成する。つぎに、保持体５
をモータ１３を回転させることにより矢印Ａが示
すように移動させると、走査用光学系としての反
射鏡４と反転結像光学系としての反射鏡８，９，
１０および集光レンズ１１を保持体５とともに一
体となり矢印Ａが示すように水平に移動し、レー
ザビーム３をマスク１７の左方向の透過部１８に
照射し、その像を被加工物６の表面に結像させ、
パターンを刻設する。このように、反射鏡８，９
および１０で左右対称に１度反転され、さらに集
光レンズ１１で再度反転されるので走査方向Ａに
対してはマスク１７の像と被加工物６の表面に結
像された像とが対向し、紙面に垂直方向のみ反転
したものとなつているので、反転結像光学系を水
平方向に左方に移動させても被加工物６上の像は
静止したままで、レーザビーム３がマスク１７を
透過した部分のみが被加工物６の表面を蒸発もし
くは溶融させて加工して行く。上記のような走査
方式で加工すると、マスク１７に形成した透過部
１８…に応じて被加工物６にパターン７が加工さ
れるとともに、レーザビーム３がマスク１７の全
面を同時に照射しなくても、一部分ずつ照射する
ことにより広い面積のマスク１７に被加工物６の
表面にパターンを刻設することができる。また、
レーザビーム３を矢印Ａ方向と直交する方向すな
わち、紙面と直交する方向にも走査させればレー
ザビーム３の幅と走査ストロークの大きさで決ま
る比較的広い面積のマスク１７を透過させて被加
工物６の表面にパターン７を加工することができ
る。実用的には製品のロツト番号や自動車の車体
番号など数行で、しかも多数文字のマーキングを
必要とする場合には、レーザビーム３の断面積が
数行の高さだけあれば、文字数が多数であつて
も、その方向に走査すればよい。
また、レーザとしてCO2レーザなどの高ピーク
出力のレーザビーム３を使用すれば複数パルスを
用い、走査しながらマスク１７を万遍なく照射す
るという方法をとれば長方形の領域にマーキング
を設けることができる。
出力のレーザビーム３を使用すれば複数パルスを
用い、走査しながらマスク１７を万遍なく照射す
るという方法をとれば長方形の領域にマーキング
を設けることができる。
つぎに、第１図の同一構成部分に同一の符号を
付けた第２図はこの発明の第２の実施例を示し、
集光レンズ１１に代つて、凹面鏡２１を用いたも
のであり、これによりコストダウンを図ることが
できる。
付けた第２図はこの発明の第２の実施例を示し、
集光レンズ１１に代つて、凹面鏡２１を用いたも
のであり、これによりコストダウンを図ることが
できる。
また、第１図の同一構成部分に同一符号を付け
た第３図はこの発明の第３の実施例を示し、マス
ク１７の大きさと被加工物６のパターン７の大き
さの比を１：１とせず、変化させたものである。
そして、反転結像光学系Ｐとして反射鏡１０およ
び集光レンズ１１を廃止し、これらの代わりに凹
面鏡２２が設けられている。また、マスク１７と
被加工物６とをそれぞれモータ２２および２３に
よりレーザ発振器１から発振されるレーザビーム
３に平行に同期して走査させるようにしたもの
で、この実施例においては、マスク１７のパター
ンを被加工物６の表面に縮小投影し、その倍率比
に応じてマスク１７と被加工物６の走査スピード
を設定する。すなわち、マスク１７のスピードを
v1、被加工物６のスピードをv2とし、倍率比を
１／Ｍとすると、v1：v2＝Ｍ：１のようにv1，v2
を設定すればよい。またＭ倍に拡大するには、
v1：v2＝１：Ｍとなるようにv1，v2を設定すれば
よい。
た第３図はこの発明の第３の実施例を示し、マス
ク１７の大きさと被加工物６のパターン７の大き
さの比を１：１とせず、変化させたものである。
そして、反転結像光学系Ｐとして反射鏡１０およ
び集光レンズ１１を廃止し、これらの代わりに凹
面鏡２２が設けられている。また、マスク１７と
被加工物６とをそれぞれモータ２２および２３に
よりレーザ発振器１から発振されるレーザビーム
３に平行に同期して走査させるようにしたもの
で、この実施例においては、マスク１７のパター
ンを被加工物６の表面に縮小投影し、その倍率比
に応じてマスク１７と被加工物６の走査スピード
を設定する。すなわち、マスク１７のスピードを
v1、被加工物６のスピードをv2とし、倍率比を
１／Ｍとすると、v1：v2＝Ｍ：１のようにv1，v2
を設定すればよい。またＭ倍に拡大するには、
v1：v2＝１：Ｍとなるようにv1，v2を設定すれば
よい。
以上説明したように、この発明においては、被
加工物の表面に数字、文字などのパターンを刻設
するのに走査用光学系と反転結像光学系とを用
い、結像を反転させて走査するので、レーザビー
ムの直径が小さいビームであつても大面積の加工
パターンを被加工物上に加工することができるよ
うになり、マーキングや彫刻などのレーザ加工に
適用することができるという効果がある。
加工物の表面に数字、文字などのパターンを刻設
するのに走査用光学系と反転結像光学系とを用
い、結像を反転させて走査するので、レーザビー
ムの直径が小さいビームであつても大面積の加工
パターンを被加工物上に加工することができるよ
うになり、マーキングや彫刻などのレーザ加工に
適用することができるという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す縦断側面
図、第２図は同じくこの発明の第２の実施例を示
す縦断側面図、第３図は同じくこの発明の第３の
実施例を示す縦断側面図である。 １…レーザ発振器、２…光軸、３…レーザビー
ム、４…反射鏡（走査用光学系）、５…保持体、
６…被加工物、７…パターン、Ｐ…反転結像光学
系、１２…駆動装置。
図、第２図は同じくこの発明の第２の実施例を示
す縦断側面図、第３図は同じくこの発明の第３の
実施例を示す縦断側面図である。 １…レーザ発振器、２…光軸、３…レーザビー
ム、４…反射鏡（走査用光学系）、５…保持体、
６…被加工物、７…パターン、Ｐ…反転結像光学
系、１２…駆動装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザ発振器と、このレーザ発振器から発振
されるレーザビームの光路に設けられたビーム入
射側に被加工物に刻設するパターンが穿設された
マスクと、このマスクのパターンを介して上記レ
ーザビームを走査する走査用光学系と、この走査
用光学系が走査したパターン像を光軸に対し反転
結像する反転結像光学系と、これら走査用光学系
と反転結像光学系とを保持する保持体と、この保
持体を上記被加工物の加工面に沿つて移動させる
駆動機構とから構成されるレーザ加工装置。 ２ 反転結像光学系と走査用光学系とを一体で反
転結像光学系の反転方向に走査することを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工装
置。 ３ 反転結像光学系はレンズもしくは凹面鏡を含
む奇数枚の反射鏡からなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のレーザ加工装置。 ４ マスクと被加工物とを結像倍率に応じた走査
速度で結像反転方向に同期して走査することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60012104A JPS61172695A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60012104A JPS61172695A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | レ−ザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61172695A JPS61172695A (ja) | 1986-08-04 |
| JPH0526596B2 true JPH0526596B2 (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=11796256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60012104A Granted JPS61172695A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61172695A (ja) |
-
1985
- 1985-01-25 JP JP60012104A patent/JPS61172695A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61172695A (ja) | 1986-08-04 |
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